CARE ESTE METODA IMAGISTICII DIRECTE?

Send

Bine ați venit la ultima versiune din seria noastră despre metodele de vânătoare Exoplanet. Astăzi începem cu metoda foarte dificilă, dar foarte promițătoare, cunoscută sub denumirea de Direct Imaging.

În ultimele decenii, numărul planetelor descoperite dincolo de Sistemul nostru Solar a crescut în pas continuu. Începând cu 4 octombrie 2018, un număr de 3.869 exoplanete au fost confirmate în 2.887 sisteme planetare, 638 sisteme găzduind multiple planete. Din păcate, din cauza limitărilor cu care astronomii au fost nevoiți să lupte, marea majoritate a acestora au fost depistați prin metode indirecte.

Până în prezent, doar o mână de planete au fost descoperite prin a fi imaginate pe măsură ce își orbitau stelele (de asemenea, imagistica directă). Deși provocatoare în comparație cu metodele indirecte, această metodă este cea mai promițătoare când vine vorba de caracterizarea atmosferelor exoplanetelor. Până în prezent, 100 de planete au fost confirmate în 82 de sisteme planetare folosind această metodă, iar multe altele sunt așteptate să fie găsite în viitorul apropiat.

Descriere:

Așa cum sugerează și numele, Direct Imaging constă în captarea imaginilor exoplanetelor direct, ceea ce este posibil prin căutarea luminii reflectate din atmosfera unei planete la lungimi de undă infraroșii. Motivul pentru acest lucru se datorează faptului că la lungimile de undă în infraroșu, o stea este probabil să fie de aproximativ 1 milion de ori mai strălucitoare decât o planetă care reflectă lumina, mai degrabă decât un miliard de ori (ceea ce este de obicei cazul la lungimi de undă vizuale).

Unul dintre cele mai evidente avantaje ale Imagisticii Directe este că este mai puțin predispus la falsele pozitive. În timp ce metoda de tranzit este predispusă la falsuri pozitive în până la 40% din cazurile care implică un sistem unic de planetă (care necesită observații de urmărire), planetele detectate folosind metoda de viteză radială necesită confirmare (de aceea de obicei este asociată cu metoda de tranzit) . În schimb, Direct Imaging le permite astronomilor să vadă efectiv planetele pe care le caută.

Deși oportunitățile de utilizare a acestei metode sunt rare, oriunde se pot face detectări directe, aceasta poate oferi oamenilor de știință informații valoroase de pe planetă. De exemplu, examinând spectrele reflectate din atmosfera unei planete, astronomii sunt capabili să obțină informații vitale despre compoziția acesteia. Această informație este intrinsecă pentru caracterizarea exoplanetelor și determină dacă este potențial locuibilă.

În cazul Fomalhaut b, această metodă le-a permis astronomilor să afle mai multe despre interacțiunea planetei cu discul protoplanetar al stelei, să plaseze constrângeri pe masa planetei și să confirme prezența unui sistem masiv de inele. În cazul HR 8799, cantitatea de radiații infraroșii reflectată din atmosfera exoplanetului său (combinată cu modele de formare planetară) a oferit o estimare aproximativă a masei planetei.

Imagistica directă funcționează cel mai bine pentru planetele care au orbite largi și sunt deosebit de masive (cum ar fi giganții cu gaz). Este, de asemenea, foarte util pentru detectarea planetelor care sunt poziționate „față-n față”, ceea ce înseamnă că nu tranzitează în fața stelei în raport cu observatorul. Acest lucru face ca acesta să fie complet cu viteza radială, care este cea mai eficientă pentru detectarea planetelor care sunt „la margine”, unde planetele fac tranzitele stelei lor.

În comparație cu alte metode, imagistica directă este destul de dificilă din cauza efectului obscuritor pe care o are o stea. Cu alte cuvinte, este foarte dificil să detectăm lumina reflectată din atmosfera unei planete atunci când steaua ei părinte este mult mai strălucitoare. Drept urmare, oportunitățile pentru Imagistica Directă sunt foarte rare folosind tehnologia actuală.

În cea mai mare parte, planetele pot fi detectate doar folosind această metodă atunci când orbitează la distanțe mari de stelele lor sau sunt deosebit de masive. Acest lucru o face foarte limitată atunci când vine vorba de căutarea planetelor terestre (de exemplu, „similare Pământului”) care orbitează mai aproape de stelele lor (adică în zona locuibilă a stelelor lor). Drept urmare, această metodă nu este deosebit de utilă atunci când vine vorba de căutarea exoplanetelor potențial locuibile.

Exemple de sondaje de imagistică directă:

Prima detectare a exoplanetelor realizată folosind această tehnică a avut loc în iulie 2004, când un grup de astronomi au folosit Array-ul de telescop foarte mare al Observatorului European (ESO), pentru a imagina o planetă de mai multe ori masa lui Jupiter în imediata apropiere de 2M1207 - un pitic maron situat la aproximativ 200 de ani lumină de Pământ.

În 2005, alte observații au confirmat orbita acestui exoplanet în jurul valorii de 2M1207. Cu toate acestea, unii au rămas sceptici că acesta a fost primul caz al „Imagisticii directe”, deoarece luminozitatea scăzută a piticului maro a fost ceea ce a făcut posibilă detectarea planetei. În plus, deoarece orbitează un pitic maron i-a determinat pe unii să susțină că gigantul de gaz nu este o planetă adecvată.

În septembrie 2008, un obiect a fost imaginat cu o separare de 330 AU în jurul stelei sale gazdă, 1RXS J160929.1? 210524 - care se află la 470 de ani lumină distanță în constelația Scorpius. Cu toate acestea, abia în 2010 s-a confirmat că este o planetă și un însoțitor al stelei.

Pe 13 noiembrie 2008, o echipă de astronomi a anunțat că a capturat imagini ale unui exoplanet orbitând pe steaua Fomalhaut folosind telescopul spațial Hubble. Descoperirea a fost posibilă datorită discului gros de gaz și praf care înconjoară Fomalhaut și a marginii interioare ascuțite care sugerează că o planetă a eliminat resturile de pe calea sa.

Observațiile ulterioare cu Hubble au produs imagini ale discului, ceea ce le-a permis astronomilor să localizeze planeta. Un alt factor care contribuie este faptul că această planetă, care este de două ori mai mare decât Jupiter, este înconjurată de un sistem de inele care este de câteva ori mai gros decât inelele lui Saturn, ceea ce a făcut ca planeta să strălucească destul de puternic în lumina vizuală.

În aceeași zi, astronomii care folosesc telescoape atât de la Observatorul Keck, cât și de la Observatorul Gemeni au anunțat că au imaginat 3 planete orbitând HR 8799. Aceste planete, care au mase de 10, 10 și de 7 ori mai mari decât cele ale lui Jupiter, au fost toate detectate în infraroșu. lungimi de undă. Acest lucru a fost atribuit faptului că HR 8799 este o stea tânără și planetele din jurul său se consideră că mai păstrează o parte din căldura formării lor.

În 2009, analiza imaginilor care datează din 2003 a relevat existența unei planete care orbitează pe Beta Pictoris. În 2012, astronomii care folosesc Telescopul Subaru de la Observatorul Mauna Kea au anunțat imaginea unui „Super-Jupiter” (cu masele de 12,8 Jupiter) orbitând pe steaua Kappa Andromedae la o distanță de aproximativ 55 UA (aproape de două ori distanța de la Neptun față de Soare).

De-a lungul anilor au fost găsiți alți candidați, dar până în prezent, ei rămân neconfirmați ca planete și ar putea fi pitici bruni. În total, 100 de exoplanete au fost confirmate folosind metoda Direct Imaging (aproximativ 0,3% din totalul exoplanetelor confirmate), iar marea majoritate au fost giganți de gaze care au orbitat la distanțe mari de stelele lor.

Totuși, acest lucru se așteaptă să se schimbe în viitorul apropiat, pe măsură ce telescoapele de generație viitoare și alte tehnologii devin disponibile. Acestea includ telescoape la sol echipate cu optică adaptivă, cum ar fi Telescopul treizeci de metri (TMT) și Telescopul Magellan (GMT). Acestea includ, de asemenea, telescoape care se bazează pe coronografie (cum ar fi James Webb Space Telescope (JWST), unde un dispozitiv din interiorul telescopului este utilizat pentru a bloca lumina de la o stea.

O altă metodă care se dezvoltă este cunoscută sub numele de „umbrelă de stele”, un dispozitiv care este poziționat să blocheze lumina de la o stea înainte de a intra chiar într-un telescop. Pentru un telescop spațial care caută exoplanete, o umbrelă de stele ar fi o navă spațială separată, concepută să se poziționeze la distanța și unghiul potrivite pentru a bloca lumina stelelor de la observarea astronomilor stelari.

Avem multe articole interesante despre vânătoarea de exoplanete aici la Space Magazine. Iată ce este metoda de tranzit? Care este metoda de viteză radială ?, Care este metoda de microlensificare gravitațională ?, și Universul lui Kepler: mai multe planete în galaxia noastră decât stelele.

Astronomie Cast are și câteva episoade interesante pe această temă. Iată episodul 367: Spitzer face exoplanetele și episodul 512: imagistica directă a exoplanetelor.

Pentru mai multe informații, asigurați-vă că consultați pagina NASA pe Exoplanet Exploration, pagina Planetary Society de pe Planetele Extrasolare și NASA / Caltech Exoplanet Archive.

surse: