Het nieuwste en krachtigste exoplanet-beeldvormingsinstrument ter wereld, de onlangs geïnstalleerde Gemini Planet Imager (GPI) op de 8-meter Gemini South-telescoop, heeft zijn eerste licht infraroodbeeld van een exoplaneet vastgelegd: Beta Pictoris b, die om de ster Beta draait Pictoris, de op één na helderste ster in het zuidelijke sterrenbeeld Pictor. De planeet is vrij duidelijk in de bovenstaande afbeelding als een heldere klomp pixels net rechtsonder van de ster in het midden (die fysiek wordt bedekt door een kleine ondoorzichtige schijf om verblinding te blokkeren.) Maar die cluster van pixels is echt ver weg planeet 63 lichtjaar van ons verwijderd en meerdere malen massiever - en ook 60% groter - dan Jupiter!
En dit is nog maar het begin.
Hoewel veel exoplaneten de afgelopen decennia zijn ontdekt en bevestigd met behulp van verschillende technieken, zijn er maar heel weinig rechtstreeks in beeld gebracht. Het is buitengewoon moeilijk om de zwakke gloed van het gereflecteerde licht van een planeet op te lossen vanuit de schitterende schittering van de ster, maar GPI is ontworpen om precies dat te doen.
"De meeste planeten die we tot nu toe kennen, zijn alleen bekend vanwege indirecte methoden die ons vertellen dat er een planeet is, een beetje over zijn baan en massa, maar niet veel anders", zei Bruce Macintosh van het Lawrence Livermore National Laboratory, die leidde het team dat het instrument heeft gebouwd. "Met GPI beelden we direct planeten rond sterren af - het is een beetje alsof we het systeem kunnen ontleden en echt kunnen duiken in de atmosferische samenstelling en kenmerken van de planeet."
En GPI beeldt niet alleen verre Jupiter-formaat exoplaneten af; het beeldt ze af snel.
"Zelfs deze vroege beelden bij het eerste licht zijn bijna een factor tien beter dan de vorige generatie instrumenten", aldus Macintosh. 'Binnen een minuut zagen we planeten waar we een uur over deden om te detecteren.'
Ondanks zijn grote omvang is Beta Pictoris b een zeer jonge planeet - naar schatting minder dan 10 miljoen jaar oud (de ster zelf is slechts ongeveer 12 miljoen). Zijn aanwezigheid getuigt van het vermogen van grote planeten om zich snel en snel te vormen rond nieuw gevormde sterren.
Lees meer: Exoplanet bevestigt dat gasreuzen zich snel kunnen vormen
"Het was een sensatie om een planeet dicht bij een ster te zien na slechts één minuut, en we zagen dit pas de eerste week nadat het instrument op de telescoop was gezet!" voegde Fredrik Rantakyro toe, een Gemini-wetenschapper die aan het instrument werkt. "Stel je voor wat het zal kunnen doen zodra we de prestaties hebben aangepast en volledig hebben afgestemd."
Nog een van de eerste lichtbeelden van GPI die licht vastlegden dat werd verstrooid door een stofring die de jonge ster HR4796A omgeeft, ongeveer 237 lichtjaar verwijderd:
De linker afbeelding toont normaal licht, inclusief zowel de stofring als het restlicht van de centrale ster, verstrooid door turbulentie in de atmosfeer van de aarde. De rechter afbeelding laat alleen gepolariseerd licht zien. Overgebleven sterrenlicht is ongepolariseerd en dus verwijderd. Het licht van de achterkant van de schijf (rechts van de ster) is sterk gepolariseerd omdat het naar de aarde reflecteert en lijkt daardoor helderder dan de naar voren gerichte rand.
Er wordt gedacht dat de reflecterende ring afkomstig zou kunnen zijn van een riem van asteroïden of kometen die rond HR4796A cirkelen, en mogelijk gevormd (of 'omgeleid', zoals de ringen van Saturnus) door nog niet eerder geziene planeten. Dankzij de geavanceerde mogelijkheden van GPI kon de volledige omtrek van de ring worden afgebeeld.
Het succes van GPI bij het weergeven van eerder bekende systemen zoals Beta Pictoris en HR4796A kan alleen maar wijzen op nog veel meer opwindende exoplaneet-ontdekkingen die komen gaan.
"De hele exoplaneetgemeenschap is verheugd dat GPI een heel nieuw tijdperk van planeetbevinding inluidt", zegt natuurkundige en exoplanexpert Sara Seager van het Massachusetts Institute of Technology. “Elke exoplanet-detectietechniek heeft zijn bloeitijd. Ten eerste was het de radiale snelheidstechniek (zoekopdrachten op de planeet op aarde die het hele veld begonnen). Ten tweede was het de doorvoertechniek (namelijk Kepler). Nu is het de beurt aan de ‘directe beeldvorming’ techniek om planeetbewegingen te maken. "
Dit jaar begint het GPI-team met een grootschalige enquête, waarbij 600 jonge sterren worden bekeken om te zien welke gigantische planeten hen misschien in een baan om de aarde draaien.
“Op een dag komt er een instrument dat veel op GPI lijkt, op een telescoop in de ruimte. En de beelden en spectra die uit dat instrument zullen komen, zullen een kleine blauwe stip laten zien die een andere aarde is. '
- Bruce Macintosh, GPI-teamleider
Bovenstaande observaties zijn afgelopen november uitgevoerd tijdens een "extreem probleemloos debuut". De Gemini South-telescoop bevindt zich nabij de top van Cerro Pachon in het centrum van Chili, op een hoogte van 2722 meter.
Bron: persbericht Gemini Observatory
