Att titta direkt på stjärnor är ett dåligt sätt att hitta planeter som kretsar kring avlägsna solar, men med hjälp av en ny teknik kan forskare nu sikta stjärnljuset för att hitta nya exoplaneter miljoner gånger mörkare än sina föräldrar.
"Vi är förblinda av detta stjärnljus," säger Ben R. Oppenheimer, en kurator i American Museum of Natural Historys Department of Astrophysics och huvudutredare för Project 1640. "När vi faktiskt kan se dessa exoplaneter, kan vi bestämma färgerna som de avger , de kemiska kompositionerna i deras atmosfärer och till och med de fysiska egenskaperna hos deras ytor. I slutändan kan direkta mätningar, när de utförs från rymden, användas för att bättre förstå jordens ursprung och för att leta efter tecken på liv i andra världar. ”
Med hjälp av indirekta detekteringsmetoder har astronomer hittat hundratals planeter som kretsar runt andra stjärnor. Ljusstjärnorna avger emellertid tiotals miljoner till miljarder gånger ljusare än det ljus som reflekteras av planeter.
Project 1640 är ett avancerat teleskopavbildningssystem som består av världens mest avancerade adaptiva optiksystem, instrument och programvara. Projektet fungerar vid 200-tums Hale-teleskop vid Kaliforniens Palomar-observatorium. Ingenjörer vid American Museum of Natural History, California Institute of Technology och NASA: s Jet Propulsion Laboratory arbetade mer än sex år med att utveckla det nya systemet.
Jordens atmosfär förgäves av starlight. Uppvärmningen och kylningen av atmosfären ger turbulens som skapar en blinkande effekt på det punktliknande ljuset från en stjärna. Optik i ett teleskop varpar också ljus. Instrument som utgör Project 1640 manipulerar stjärnbelysning genom att deformera en spegel mer än 7 miljoner gånger per sekund för att motverka det blinkande. Detta ger en kristallklar infraröd bild av stjärnan med en precision som är mindre än en nanometer; ungefär 100 gånger mindre än en typisk bakterie.
"Imaging planeter direkt är oerhört utmanande," säger Charles Beichman, verkställande direktör för NASA ExoPlanet Science Institute vid California Institute of Technology. "Föreställ dig att du försöker se en eldfluga som virvlar runt en strålkastare mer än tusen mil bort."
Ett avsnitt, byggt av American Museum of Natural History, dimmar optiskt stjärnan och lämnar andra himmelobjekt i synfältet. Andra instrument hjälper till att skapa en "konstgjord förmörkelse" inuti Project 1640. Endast cirka en halv procent av det ursprungliga ljuset kvarstår i form av en fläckig bakgrund. Dessa fläckar kan fortfarande vara hundratals gånger ljusare än de svaga planeterna. Instrumenten styr ljuset från fläckarna för att ytterligare dämpa deras ljusstyrka. Det instrumentet skapar är ett mörkt hål där stjärnan hade varit medan han lämnade ljuset reflekterat från alla planeter. Samordning av systemet är oerhört viktigt, säger forskarna. Även den minsta ljusläckan skulle dränka ut det otroligt svaga ljuset från planeter som kretsar kring en stjärna.
För tillfället fokuserar projekt 1640, världens mest avancerade och högsta kontrastavbildningssystem, på ljusa stjärnor relativt nära jorden; cirka 200 ljusår bort. Deras treåriga undersökning innehåller planer för att föreställa hundratals unga stjärnor. De planeter som de kan hitta är troligtvis mycket stora kroppar av jupiterstorlek.
"Ju mer vi lär oss om dem, desto mer inser vi hur oerhört olika planetsystem kan vara från våra egna," sade Jet Propulsion Laboratory astronom Gautam Vasisht. ”Alla indikationer pekar på en enorm mångfald av planetsystem, långt bortom vad man tänkte sig för bara 10 år sedan. Vi är på gränsen till ett otroligt rikt nytt fält. ”
Läs mer om Project 1640: http://research.amnh.org/astrophysics/research/project1640
Bildtexter: Två bilder av HD 157728, en närliggande stjärna som är 1,5 gånger större än solen. Stjärnan är centrerad i båda bilderna, och dess ljus har för det mesta avlägsnats av det adaptiva optiksystemet. Det återstående stjärnljuset lämnar en fläckig bakgrund mot vilken svagare föremål inte kan ses. Till vänster gjordes bilden utan den mycket exakta stjärnljuskontroll som Project 1640 kan. På höger sida var vågfrontsensorn aktiv, och ett mörkare fyrkantigt hål bildades i det återstående stjärnljuset, vilket möjliggjorde föremål upp till 10 miljoner gånger svagare än stjärnan. Bilder togs den 14 juni 2012 med Project 1640 på Palomar Observatory 200-tums Hale-teleskop. (Med tillstånd av projekt 1640)
