Studium exoplanet v posledních letech značně pokročilo, díky velké části mise Kepler. Ale tato mise má svá omezení. Keplerovi a dalším technologiím je obtížné představit si regiony blízko jejich hvězd. Nyní nový nástroj zvaný vírový koronograf, instalovaný na Havajské observatoři Keck, umožňuje astronomům podívat se na protoplanetární disky, které jsou v těsné blízkosti hvězd, které obíhají.
Problém s prohlížením disků prachu a dokonce i planet, blízko jejich hvězd, spočívá v tom, že hvězdy jsou mnohem jasnější než objekty, které je obíhají. Hvězdy mohou být miliardy krát jasnější než planety v jejich blízkosti, takže je téměř nemožné je vidět v záři. "Síla víru spočívá v jeho schopnosti zobrazovat planety velmi blízko k jejich hvězdám, něco, co zatím nemůžeme udělat pro planety podobné Zemi," řekl Gene Serabyn z NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL). "Vortexový koronograf může být klíčem k pořízení prvních snímků světle modré tečky, jako je ta naše."
"Síla víru spočívá v jeho schopnosti zobrazovat planety velmi blízko jejich hvězdě, něco, co zatím nemůžeme udělat pro planety podobné Zemi." - Gene Serabyn, JPL.
"Vortexový koronograf nám umožňuje nahlédnout do oblastí kolem hvězd, kde se údajně tvoří obří planety jako Jupiter a Saturn," řekl Dmitri Mawet, vědec z NASA Jet Propulsion Laboratory a Caltech, oba v Pasadeně. "Dříve jsme byli schopni si představit jen plynové obry, které se rodí mnohem dále." S vírem budeme moci vidět planety obíhající co nejblíže ke svým hvězdám, jako je Jupiter k našemu slunci, nebo asi dvakrát až třikrát blíže, než tomu bylo dříve. “
Spíše než maskování světla hvězd, stejně jako jiné metody prohlížení exoplanet, vířivý koronograf přesměruje světlo pryč od detektorů kombinováním světelných vln a jejich rušením. Protože neexistuje žádná okultní maska, vírový koronograf může zachytit obrazy oblastí mnohem blíže hvězdám než jiné koronografy. Dmitri Mawet, vědec, který vynalezl nový koronograf, ho porovná s očima bouře.
"Nástroj se nazývá vírový koronograf, protože hvězdné světlo je soustředěno na optickou singularitu, která vytváří tmavou díru v místě obrazu hvězdy," řekl Mawet. "Hurikány mají ve svých centrech jedinečnost, kde rychlost větru klesá na nulu - oko bouře." Náš vírový koronograf je v podstatě oko optické bouře, kam vysíláme hvězdné světlo. “
Výsledky z vírového koronografu jsou uvedeny ve dvou článcích (zde a zde) zveřejněných v lednu 2017 Astronomical Journal. Jedno ze studií vedl Gene Serabyn z JPL, který je také vedoucím projektu Keckova víru. Tato studie představila první přímý obraz HIP79124 B, hnědého trpaslíka, který je 23 AU od své hvězdy, v oblasti tvořící hvězdy zvané Scorpius-Centaurus.
„Možnost vidět velmi blízko ke hvězdám nám také umožňuje hledat planety kolem vzdálenějších hvězd, kde by se planety a hvězdy objevily blíže k sobě. Mít schopnost zkoumat vzdálené hvězdy pro planety je důležité pro zachycení planet, které se stále formují, “řekl Serabyn.
"Mít schopnost zkoumat vzdálené hvězdy pro planety je důležité pro zachycení planet, které se stále formují." - Gene Serabyn, JPL.
Druhá ze dvou vírových studií představila obrazy protoplanetárního disku kolem mladé hvězdy HD141569A. Tato hvězda má ve skutečnosti tři disky a koronograf dokázal zachytit obraz nejvnitřnějšího prstence. Kombinace údajů o vírech s daty z misí Spitzer, WISE a Herschel ukázala, že materiál tvořící planetu na disku je tvořen zrny olivy o velikosti oblázku. Olivin je jedním z nejhojnějších silikátů v zemském plášti.
"Tři prsteny kolem této mladé hvězdy jsou vnořeny jako ruské panenky a procházejí dramatickými změnami připomínajícími planetární formaci," řekl Mawet. "Ukázali jsme, že křemičitá zrna se shlukovala do oblázků, které jsou stavebními kameny embryí planety."
Tyto obrázky a studie jsou jen začátkem vírového koronografu. Použije se k pohledu na mnoho dalších mladých planetárních systémů. Zejména se podívá na planety poblíž tzv. „Linií mrazu“ v jiných solárních systémech. Je to oblast kolem hvězdných systémů, kde je dostatečně chladno, aby se molekuly jako voda, metan a oxid uhličitý kondenzovaly do pevných, ledových zrn. Současné myšlení říká, že mráz je dělicí čára mezi tím, kde se tvoří skalnaté planety a plynové planety. Astronomové doufají, že koronograf dokáže odpovědět na otázky týkající se horkých Jupiterů a horkých Neptunes.
Hot Jupiters a Neptunes jsou velké plynné planety, které se nacházejí velmi blízko jejich hvězd. Astronomové chtějí vědět, zda se tyto planety vytvořily blízko mrazové čáry a poté migrovaly směrem k jejich hvězdám, protože je nemožné, aby se formovaly tak blízko ke svým hvězdám. Otázkou je, jaké síly je přiměly k migraci dovnitř? "S trochou štěstí bychom mohli chytit planety v procesu migrace přes disk tvořící planetu tím, že se podíváme na tyto velmi mladé objekty," řekl Mawet.
