Η συλλογή λεπτομερών πληροφοριών για τους εξωπλανήτες είναι εξαιρετικά δύσκολη. Αλλά τώρα μια ομάδα που χρησιμοποιεί τεχνολογία αιχμής στο Παρατηρητήριο Keck έχει κάνει ένα μεγάλο άλμα στην παρατήρηση του εξωπλανήτη και έχει εντοπίσει νερό στην ατμόσφαιρα ενός πλανήτη 179 έτη φωτός μακριά.
Το ηλιακό σύστημα στην καρδιά αυτού διαθέτει ένα αστέρι που ονομάζεται HR 8799, και τους πλανήτες του: HR 8799 b, c, d και e. Το σύστημα απέχει 179 έτη φωτός στον αστερισμό Πήγασος. Το ίδιο το αστέρι είναι ένα κύριο αστέρι ακολουθίας 30 εκατομμυρίων ετών. Είναι αξιοσημείωτο για πολλούς λόγους, συμπεριλαμβανομένων των δικών του περίεργων αστρικών ιδιοτήτων. Αλλά ήταν αξιοσημείωτο για έναν άλλο σημαντικό λόγο. Το 2008, οι επιστήμονες ανακοίνωσαν ότι είχαν παρατηρήσει άμεσα τρεις εξωπλανήτες γύρω από το αστέρι - HR 8799b, c και d - χρησιμοποιώντας τα τηλεσκόπια Keck και Gemini. Στη συνέχεια, το 2010 ανακοίνωσαν την ανακάλυψη ενός τέταρτου πλανήτη, HR 8799 e.
Αυτή η νεότερη ανακοίνωση βασίζεται στο προηγούμενο έργο από το 2008 και οι αστρονόμοι πίσω από αυτήν τη μελέτη αποκαλούν την τελευταία ανακοίνωση ως «σκαλοπάτι» στο δρόμο για καλύτερες και καλύτερες εικόνες των εξωπλανητών.
Οι νέες παρατηρήσεις είναι HR 8799 c, που παρατηρήθηκαν για πρώτη φορά το 2008. Είναι ένας νέος γιγαντιαίος πλανήτης αερίου περίπου 7 φορές τη μάζα του Δία που περιστρέφεται γύρω από το αστέρι του κάθε 200 χρόνια. Αυτές οι νέες απευθείας απεικονισμένες παρατηρήσεις επιβεβαιώνουν την παρουσία νερού στην ατμόσφαιρα και επιβεβαιώνουν την έλλειψη μεθανίου.
"Αυτός ο τύπος τεχνολογίας είναι ακριβώς αυτό που θέλουμε να χρησιμοποιήσουμε στο μέλλον για να αναζητήσουμε σημάδια ζωής σε έναν πλανήτη που μοιάζει με τη Γη." - Dimitri Mawet, συγγραφέας μελέτης, Caltech και JPL.
Αυτές οι νέες παρατηρήσεις προκύπτουν από έναν ισχυρό συνδυασμό δύο τεχνολογιών τηλεσκοπίων στο Keck. Το πρώτο είναι προσαρμοστική οπτική. Τα προσαρμοστικά οπτικά εξουδετερώνουν τα θολά αποτελέσματα της ατμόσφαιρας της Γης. Το δεύτερο είναι ένα φασματόμετρο στο τηλεσκόπιο Keck 2 που ονομάζεται Near-Infrared Cryogenic Echelle Spectrograph (NIRSPEC), ένα φασματόμετρο υψηλής ανάλυσης που λειτουργεί σε υπέρυθρο φως.
«Αυτός ο τύπος τεχνολογίας είναι ακριβώς αυτό που θέλουμε να χρησιμοποιήσουμε στο μέλλον για να αναζητήσουμε σημάδια ζωής σε έναν πλανήτη που μοιάζει με τη Γη. Δεν είμαστε ακόμη εκεί, αλλά προχωράμε μπροστά », λέει ο Dimitri Mawet, αναπληρωτής καθηγητής αστρονομίας στο Caltech και ερευνητής στο JPL, τον οποίο ο Caltech διαχειρίζεται για τη NASA και συν-συγγραφέας της μελέτης που παρουσίασε αυτά τα ευρήματα.
Τα νέα ευρήματα δημοσιεύθηκαν στο Astronomical Journal. Ο κύριος συγγραφέας είναι ο Ji Wang, πρώην μεταδιδακτορικός μελετητής στο Caltech και τώρα βοηθός καθηγητής στο Πανεπιστήμιο του Οχάιο.
Μέχρι στιγμής, οι αστρονόμοι έχουν απεικονίσει άμεσα περισσότερους από δώδεκα εξωπλανήτες. Το σύστημα HR 8799 είναι το πρώτο σύστημα πολλαπλών πλανητών που έχει απεικονιστεί άμεσα. Αλλά οι εικόνες είναι μόνο το πρώτο βήμα αυτής της μελέτης.
Μόλις ληφθούν, οι εικόνες μπορούν να αναλυθούν για τη χημική σύνθεση στην ατμόσφαιρα τους. Εδώ μπαίνει η φασματοσκοπία. Σε αυτήν την περίπτωση, οι εκλεπτυσμένες ικανότητες του NIRSPEC ήταν βασικές.
Το NIRSPEC είναι ένα όργανο του τηλεσκοπίου Keck 2 που λειτουργεί στην υπέρυθρη ζώνη L. Η ζώνη L είναι ένας τύπος υπέρυθρου φωτός με μήκος κύματος περίπου 3,5 μικρομέτρων και περιοχή του φάσματος με πολλά λεπτομερή χημικά δακτυλικά αποτυπώματα. «Η μπάντα L έχει παραβλεφθεί σε μεγάλο βαθμό στο παρελθόν επειδή ο ουρανός είναι πιο φωτεινός σε αυτό το μήκος κύματος», λέει ο Mawet. «Αν ήσουν εξωγήινος με τα μάτια συντονισμένα στο συγκρότημα L, θα είδατε έναν εξαιρετικά φωτεινό ουρανό. Είναι δύσκολο να δεις εξωπλανήτες μέσα από αυτό το πέπλο. "
Συνδυάζοντας τη φασματογραφία ζώνης L με προσαρμοστικά οπτικά, ξεπέρασαν τις δυσκολίες της παρατήρησης ενός πλανήτη που είναι φως σχεδόν πνιγμένος από το αστέρι του. Κατάφεραν να κάνουν τις ακριβείς μετρήσεις του πλανήτη, επιβεβαιώνοντας την παρουσία νερού και την απουσία μεθανίου.
«Αυτή τη στιγμή, με τον Keck, μπορούμε ήδη να μάθουμε για τη φυσική και τη δυναμική αυτών των γιγαντιαίων εξωτικών πλανητών, που δεν μοιάζουν με τους δικούς μας πλανήτες του ηλιακού συστήματος», λέει ο Wang.
«Τώρα είμαστε πιο σίγουροι για την έλλειψη μεθανίου σε αυτόν τον πλανήτη», λέει ο Wang. «Αυτό μπορεί να οφείλεται στην ανάμειξη στην ατμόσφαιρα του πλανήτη. Το μεθάνιο, το οποίο θα περιμέναμε να είναι εκεί στην επιφάνεια, θα μπορούσε να αραιωθεί εάν η διαδικασία της μεταφοράς φέρνει σε βάθος στρώματα του πλανήτη που δεν έχουν μεθάνιο. "
Η ομάδα του Mawet προετοιμάζεται ήδη για το επόμενο και νεότερο όργανο στο Παρατηρητήριο Keck. Ονομάζεται KPIC, (Keck Planet Imager and Characterizer). Το KPIC θα χρησιμοποιήσει προσαρμοστική οπτική και φασματοσκοπία, αλλά για ακόμη καλύτερο αποτέλεσμα. Με το KPIC, οι αστρονόμοι θα μπορούν να απεικονίζουν πλανήτες που είναι ακόμη πιο αχνείς και πιο κοντά στο αστέρι τους από τον HR 8799c.
Και το μέλλον είναι ακόμη πιο φωτεινό για την απεικόνιση εξωπλανητών. Η τεχνολογία πίσω από την προσαρμοστική οπτική και τη φασματοσκοπία που βοήθησαν στην εικόνα αυτού του πλανήτη θα χρησιμοποιηθεί στα μελλοντικά τηλεσκόπια μας.
«Το KPIC είναι εφαλτήριο για το μελλοντικό μας όργανο τηλεσκοπίου Thirty Meter», λέει ο Mawet. «Προς το παρόν, μαθαίνουμε πολλά για τους μυριάδες τρόπους με τους οποίους σχηματίζονται πλανήτες στο σύμπαν μας».
- Δελτίο Τύπου: Σκαλοπάτια Exoplanet
- Ερευνητικό έγγραφο: Ανίχνευση νερού στην ατμόσφαιρα HR 8799 c με φασματοσκοπία υψηλής διασποράς L-band Βοηθούμενη από Adaptive Optics
- Καταχώριση Wikipedia: HR 8799
- Ερευνητικό έγγραφο: Άμεση απεικόνιση πολλαπλών πλανητών σε τροχιά γύρω από το Star HR 8799
- Παρατηρητήριο Keck: Όργανα Τηλεσκοπίων
