Άμεση απεικόνιση εξωπλανήτη. Rare image of Super-Jupiter sheds light on planet formation

Ο πλανήτης διακρίνεται ως κόκκινη κουκκίδα πάνω αριστερά. Η λάμψη του άστρου στο κέντρο έχει μπλοκαριστεί. False color, near infrared (wavelength 3.8 micrometers) image of the κ And ("Kappa Andromedae") system, generated from data collected in July 2012 with the Subaru Telescope in Hawai'i. Almost all of the light of the host star, on which the image is centered, has been removed through image processing; the host star is covered by the dark, software-generated disk in the center. The speckled pattern surrounding the software-generated mask at the center represents the residuals from the starlight subtraction. The Super-Jupiter κ And b is clearly visible to the upper left. It has a projected separation of 1.8 times the distance between Neptune and the Sun. Image credit: NAOJ / Subaru / J. Carson (College of Charleston) / T. Currie (University Toronto)

Από τους περίπου 850 εξωπλανήτες των οποίων η ύπαρξη έχει επιβεβαιωθεί μέχρι σήμερα, οι περισσότεροι έγιναν αντιληπτοί μόνο με έμμεσες μεθόδους. Τώρα, γερμανοί αστρονόμοι παρουσιάζουν μια από τις ελάχιστες πραγματικές εικόνες ενός τέτοιου κόσμου -δείχνει έναν γιγάντιο πλανήτη που περιφέρεται γύρω από ένα επίσης γιγάντιο άστρο σε απόσταση 170 ετών φωτός.

Άμεση απεικόνιση

Ο νέος εξωπλανήτης, ανακοίνωσε τη Δευτέρα το Ινστιτούτο Αστρονομίας Max Planck στη Χαϊδελβέργη, ήταν δυνατό να απεικονιστεί άμεσα κυρίως επειδή είναι πολύ νέος -το μητρικό του άστρο, το Κάππα της Ανδρομέδας, έχει ηλικία μόλις 30 εκατομμυρίων ετών, συγκριτικά με τα 4,6 δισεκατομμύρια χρόνια ζωής του Ήλιου.

The Subaru Telescope (NAOJ) on Mauna Kea, Hawaii.

Το στοιχείο-κλειδί είναι ότι, σε αντίθεση με τη Γη, η οποία έχει πλέον κρυώσει μετά τον σχηματισμό της, ο νέος γιγάντιος πλανήτης παραμένει ζεστός και εκπέμπει θερμότητα με τη μορφή υπέρυθρης ακτινοβολίας, η οποία καταγράφηκε με το ιαπωνικό τηλεσκόπιο Subaru που λειτουργεί στη Χαβάη.

Εκτός από το μεγάλο μέγεθος και την υπέρυθρη ακτινοβολία του, ένας άλλος παράγοντας που διευκόλυνε τον εντοπισμό του πλανήτη είναι η μεγάλη απόσταση που τον χωρίζει από το μητρικό του άστρο -περίπου 8 δισεκατομμύρια χιλιόμετρα, ή 1,8 φορές η απόσταση του Ποσειδώνα από τον Ήλιο.

Με χρήση προηγμένου λογισμικού

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν προηγμένο λογισμικό για να διακρίνουν το αμυδρό υπέρυθρο φως του πλανήτη μέσα στην εκτυφλωτική λάμψη του άστρου, το οποίο έχει μάζα 2,5 φορές μεγαλύτερη από του Ήλιου και είναι το μεγαλύτερο άστρο γύρω από το οποίο έχουν ανακαλυφθεί ως σήμερα πλανήτες.

A raw image of the star GJ 758. The color scale from black over red to white simply represents brightness, not actual color (the image is taken in the infrared at a wavelength 1.6 micrometers, outside of the range visible to the human eye). The black spots in the center are areas that were too bright for the camera to measure (in technical terms, the these detector pixels are saturated). The white beams are diffraction artifacts caused by the so-called "spider", i.e. the support structure that fixes the telescope's secondary mirror in front of the primary mirror. (Image: MPIA/Subaru)

Περιγράφοντας την τεχνική που χρησιμοποιήθηκε στην ανακάλυψη, ο δρ Κρίστιαν Τάλμαν, μέλος της ερευνητικής ομάδας, αναφέρει ότι το να προσπαθεί κανείς να εντοπίσει έναν πλανήτη μέσα στη λάμψη του μητρικού του άστρου είναι σαν να προσπαθεί να διακρίνει από απόσταση αρκετών χιλιομέτρων μια πυγολαμπίδα που πετά γύρω από έναν προβολέα των 300 Watt.

Αυτός εξάλλου είναι ο λόγος που οι περισσότεροι γνωστοί εξωπλανήτες έχουν γίνει αντιληπτοί μόνο από τις επιδράσεις που έχουν στην κίνηση και την φωτεινότητα των μητρικών τους άστρων. Μέχρι σήμερα, μόνο 11 πλανητικά συστήματα έχουν παρατηρηθεί άμεσα.

Final output image from the ADI observations of GJ 758, revealing previously unknown high-contrast objects nearby. B hast been identified as a bound substellar companion, possibly a planet, whereas the status of C is currently still unconfirmed. The scale bars provide a size comparison with members of our Solar System. (Image: MPIA/Subaru, Thalmann et al. 2009 ApJ Letters)

Η τεχνολογία όμως προχωρά με γρήγορους ρυθμούς, και οι αστρονόμοι ελπίζουν ότι τα τηλεσκόπια του μέλλοντος όχι μόνο θα διακρίνουν άμεσα αυτούς τους ξένους κόσμους, αλλά θα μπορούν και να αναλύουν τη φασματική υπογραφή της ατμόσφαιράς τους αναζητώντας σημεία ζωής.

Πρόκειται για «καφέ νάνο»;

Για να είμαστε πάντως ακριβείς, ο πλανήτης που φωτογράφισε το τηλεσκόπιο Subaru υπάρχει περίπτωση να μην είναι καν πλανήτης. Η τεράστια μάζα του αφήνει ανοιχτό το ενδεχόμενο να πρόκειται για «καφέ νάνο», ένα είδος μικρού, αμυδρού άστρου που δεν μπορεί να συντηρήσει τις αντιδράσεις σύντηξης που τροφοδοτούν τον Ήλιο.

Three false color images of the κ And ("Kappa Andromedae") system, generated from data collected in July 2012 with the Subaru Telescope in Hawai'i. Almost all of the light of the host star, on which the image is centered, has been removed through image processing; the host star is covered by the dark, software-generated disk in the center. In each image, the Super-Jupiter κ And b is visible to the upper left. Left: Near infrared image (wavelength between 1.2 and 2.4 micrometers). Center: A "signal-to-noise ratio map" generated from the left image. The whiteness of each speckle indicates that probability that we are dealing not with an artefact ("noise"), but with the trace of a real object ("signal"). The white feature toward the upper left, representing a high signal-to-noise value, indicates the high-confidence, super-Jupiter detection. Right: Near infrared image (wavelength: 3,8 micrometers). Image credit: NAOJ / Subaru / J. Carson(College of Charleston) / T. Currie (University Toronto)

Το πιθανότερο όμως είναι ότι το αντικείμενο της εικόνας είναι πλανήτης, αναφέρουν οι ερευνητές στην επιθεώρηση «Astrophysical Journal Letters». H μελέτη είναι επίσης διαθέσιμη στην υπηρεσία προδημοσίευσης arXiv.