Gebruik je hun achtertuintelescoop vandaag? Nee; dit beeld van drie exoplaneten vereiste echter slechts 1,5 meter (diameter; 60 inch) van een telescoopspiegel, niet veel groter dan de grootste achtertuin.
Deze specifieke exoplaneten draaien om de ster HR 8799 en zijn direct daarvoor in beeld gebracht door een van de 10 meter (33 voet) Keck-telescopen en de 8,0 meter (26 voet) Gemini North Observatory, beide op Mauna Kea op Hawaï ; ze behoren tot de eersten die zo in beeld zijn gebracht, zoals gerapporteerd door Space Magazine in november 2008 Eerste afbeelding van een ander multi-planeet zonnestelsel.
Dus hoe slaagden Gene Serabyn en collega's erin de truc te maken om de bovenstaande afbeelding te maken, met slechts een gedeelte van 1,5 meter diameter (4,9 voet) van de beroemde Palomar 200-inch (5,1 meter) Hale-telescoopspiegel?
Ze deden het door in het nabij-infrarood te werken en door twee technieken te combineren - adaptieve optica en een coronagraaf - om de schittering van de ster te minimaliseren en de vage gloed van de veel zwakkere planeten te onthullen.
"Onze techniek kan worden gebruikt op grotere telescopen op de grond om planeten af te beelden die veel dichter bij hun sterren staan, of het kan worden gebruikt op kleine ruimtetelescopen om mogelijke aardachtige werelden in de buurt van heldere sterren te vinden", zegt Gene Serabyn, die astrofysicus bij JPL en gastdocent natuurkunde aan het California Institute of Technology in Pasadena.
De drie planeten, HR8799b, c en d genaamd, worden beschouwd als gasreuzen die lijken op Jupiter, maar massiever zijn. Ze draaien rond hun gastster op respectievelijk ongeveer 24, 38 en 68 keer de afstand tussen onze aarde en de zon (Jupiter verblijft ongeveer vijf keer de afstand tussen de aarde en de zon). Het is mogelijk dat rotsachtige werelden zoals de aarde dichter bij de homestar van de planeten cirkelen, maar met de huidige technologie zouden ze onmogelijk te zien zijn onder de schittering van de ster.
De HR 8799-ster is iets zwaarder dan onze zon en veel jonger, ongeveer 60 miljoen jaar, vergeleken met de zon van ongeveer 4,6 miljard jaar. Het is 120 lichtjaar verwijderd in het sterrenbeeld Pegasus. Het planetaire systeem van deze ster is nog steeds actief, met lichamen die tegen elkaar botsen en stof opstoten, zoals onlangs werd ontdekt door NASA's Spitzer-ruimtetelescoop. Als een versgebakken taart uit de oven zijn de planeten nog warm van hun formatie en zenden ze voldoende infraroodstraling uit om telescopen te detecteren.
Om een foto te maken van de planeten van HR 8799, gebruikten Serabyn en zijn collega's eerst een methode genaamd adaptieve optica om de hoeveelheid atmosferische vervaging te verminderen of om de 'twinkeling' van de ster weg te nemen. Voor deze waarnemingen werd de techniek geoptimaliseerd door slechts een klein deel van de telescoop te gebruiken. Nadat de twinkeling was verwijderd, werd het licht van de ster zelf geblokkeerd met behulp van de coronograaf van het team, een instrument dat de ster selectief maskeert. Voor deze stap werd een nieuwe "vortex coronagraaf" gebruikt, bedacht door teamlid Dimitri Mawet van JPL. Het uiteindelijke resultaat was een afbeelding die het licht van drie planeten liet zien.
Hoewel adaptieve optiek op slechts enkele amateurtelescopen wordt gebruikt (en een relatief eenvoudige soort), zal de technologie de komende jaren waarschijnlijk op grote schaal beschikbaar komen voor amateurs. Vortex-coronagrafen kunnen echter wat langer duren.
'De kunst is om het sterrenlicht te onderdrukken zonder het planeetlicht te onderdrukken', zei Serabyn.
De techniek kan worden gebruikt om de ruimte af te beelden die slechts een paar boogseconden van een ster ligt. Dit is zo dicht bij de ster als die van Gemini en Keck - telescopen die respectievelijk ongeveer vijf en zeven keer groter zijn.
Het klein houden van telescopen is van cruciaal belang voor ruimtemissies. "Dit is het soort technologie dat ons in staat zou stellen om andere aardes in beeld te brengen", zegt Wesley Traub, de hoofdwetenschapper van NASA's Exoplanet Exploration Program bij JPL. 'We zijn onderweg om een foto te krijgen van een andere lichtblauwe stip in de ruimte.'
Bronnen: JPL, Nature, Astrophysics Journal (voordruk is arXiv: 0912.2287)
