Shromažďování podrobných informací o exoplanetách je nesmírně obtížné. Nyní však tým využívající špičkovou technologii na observatoři Keck udělal velký skok v pozorování exoplanet a detekoval vodu v atmosféře planety vzdálené 179 světelných let.
Sluneční soustava, jejíž jádrem je tato hvězda, má hvězdu zvanou HR 8799 a její planety: HR 8799 b, c, d a e. Systém je 179 světelných let daleko v souhvězdí Pegasus. Hvězda sama o sobě je hvězdou 30 milionů let staré hlavní sekvence. To je pozoruhodné z mnoha důvodů, včetně jeho vlastních lichých hvězdných vlastností. Ale bylo to pozoruhodné z jiného důležitého důvodu. V roce 2008 vědci oznámili, že přímo pozorovali tři exoplanety kolem hvězdy - HR 8799b, cad - pomocí dalekohledů Keck a Gemini. Poté v roce 2010 oznámili objev čtvrté planety, HR 8799 e.
Toto nejnovější oznámení navazuje na dřívější práci z roku 2008 a astronomové v této studii nazývají nejnovější oznámení „odrazovým můstkem“ na cestě k lepšímu a lepšímu zobrazení exoplanet.
Nová pozorování se týkají HR 8799 c, poprvé pozorovaných v roce 2008. Je to obří plynná planeta asi 7krát větší než hmotnost Jupiteru, která obíhá kolem své hvězdy každých 200 let. Tato nová přímá zobrazovací pozorování potvrzují přítomnost vody v atmosféře a potvrzují nedostatek metanu.
"Tento typ technologie je přesně to, co chceme v budoucnu použít k hledání příznaků života na planetě podobné Zemi." - Dimitri Mawet, autor studie, Caltech a JPL.
Tato nová pozorování vycházejí z silné kombinace dvou technologií dalekohledů v Kecku. Prvním z nich je adaptivní optika. Adaptivní optika potlačuje rozmazané účinky zemské atmosféry. Druhým je spektrometr na dalekohledu Keck 2 nazvaný téměř infračervený kryogenický echelský spektrograf (NIRSPEC), spektrometr s vysokým rozlišením, který pracuje v infračerveném světle.
„Tento typ technologie je přesně to, co chceme v budoucnu použít k hledání známek života na planetě podobné Zemi. Zatím tam nejsme, ale pochodujeme vpřed, “říká Dimitri Mawet, docent astronomie v Caltechu a výzkumný pracovník v JPL, který Caltech spravuje pro NASA, a spoluautor studie, která tato zjištění představila.
Nová zjištění byla zveřejněna v Astronomickém věstníku. Vedoucím autorem je Ji Wang, dříve postgraduální učenec v Caltechu a nyní odborný asistent na Ohio State University.
Zatím astronomové přímo zobrazovali více než tucet exoplanet. Systém HR 8799 je první systém s více planetami, který byl přímo zobrazen. Ale obrázky jsou pouze prvním krokem v této studii.
Po pořízení mohou být obrázky analyzovány na chemické složení v jejich atmosféře. Zde přichází spektroskopie. V tomto případě byly klíčové rafinované schopnosti NIRSPEC.
NIRSPEC je nástroj na dalekohledu Keck 2, který pracuje v infračerveném pásmu L. L-pásmo je druh infračerveného světla s vlnovou délkou přibližně 3,5 mikrometrů a oblast spektra s mnoha podrobnými chemickými otisky prstů. "L-pásmo už bylo do značné míry přehlíženo, protože na této vlnové délce je obloha jasnější," říká Mawet. "Pokud jsi byl mimozemšťan s očima naladěným na L-band, viděl bys extrémně jasnou oblohu." Je těžké vidět exoplanety tímto závojem. “
Kombinací L-pásmové spektroskopie s adaptivní optikou překonaly obtíže s pozorováním planety, která je její hvězdou téměř utopena. Dokázali provést přesná měření planety a potvrdit přítomnost vody a nepřítomnost metanu.
"Právě teď se s Keckem můžeme dozvědět o fyzice a dynamice těchto obřích exotických planet, které nejsou nic jako naše vlastní planety sluneční soustavy," říká Wang.
"Jsme si nyní více jisti nedostatkem metanu na této planetě," říká Wang. "Může to být způsobeno smícháním atmosféry planety." Metan, který bychom očekávali, že bude na povrchu, by se mohl zředit, pokud by proces proudění vedl k hlubším vrstvám planety, které metan neobsahují. “
Tým Mawetu se již připravuje na další a nejnovější nástroj na observatoři Keck. Říká se tomu KPIC (Keck Planet Imager and Characterizer). KPIC bude používat adaptivní optiku a spektroskopii, ale ještě lepší účinek. S KPIC budou astronomové schopni zobrazovat planety, které jsou ještě slabší a blíže ke své hvězdě než HR 8799c.
A budoucnost je ještě jasnější pro zobrazování exoplanet. Technologie adaptivní optiky a spektroskopie, která pomohla představit tuto planetu, bude použita v našich budoucích dalekohledech.
"KPIC je odrazovým můstkem pro náš budoucí přístroj s třicetimetrovým dalekohledem," říká Mawet. "Prozatím se hodně učíme o nesčetných způsobech, kterými planety v naší vesmírné podobě."
- Tisková zpráva: Exoplanetové odrazové můstky
- Výzkumný článek: Detekce vody v atmosféře HR 8799 c pomocí L-pásmové vysokodisperzní spektroskopie za pomoci adaptivní optiky
- Záznam na Wikipedii: HR 8799
- Výzkumný článek: Přímé zobrazování více planet obíhajících kolem hvězdy HR 8799
- Observatoř Keck: Telescope Instruments
