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Peneirar as atmosferas de planetas distantes

Reconnaissance remoto de outro Sistema Solar


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Longe vão os dias de ser capaz de contar o número de planetas conhecidos em seus dedos. Hoje, existem mais de 800 exoplanetas confirmados - planetas que orbitam estrelas fora do nosso Sol - e mais de 2.700 outros candidatos. Quais são esses planetas exóticos feitos? Infelizmente, você não pode empilhá-los em um frasco como mármores e dar uma olhada. Em vez disso, os pesquisadores estão chegando com técnicas avançadas para sondar composição dos planetas.

Um avanço para vir nos últimos anos é a imagem direta de exoplanetas. Telescópios terrestres começaram a tirar fotos infravermelhas dos planetas levanta perto de suas estrelas em retratos de família. Mas, para os astrônomos, uma imagem vale mais do que mil palavras, se a sua luz pode ser separado em um arco-íris de diferentes comprimentos de onda.

Esses desejos estão se tornando realidade, como os pesquisadores estão começando a instalar câmeras de infravermelho em telescópios terrestres equipadas com espectrógrafos. Espectrógrafos são instrumentos que se espalham a luz de um objeto distante, revelando assinaturas de moléculas. Projeto de 1640, parcialmente financiado pelo Jet Propulsion Laboratory da NASA em Pasadena, na Califórnia, recentemente realizado esse objetivo usando o Observatório Palomar, perto de San Diego.

"Em apenas uma hora, fomos capazes de obter informações precisas sobre a composição quatro planetas em torno de uma estrela esmagadoramente brilhante", disse Gautam Vasisht do JPL, co-autor do novo estudo publicado na revista Astrophysical Journal. "A estrela é cem mil vezes mais brilhante como os planetas, de modo que nós desenvolvemos maneiras para remover o que a luz das estrelas e isolar a luz extremamente fraca dos planetas."

Junto com a imagem infravermelha no solo, outras estratégias para vasculhar as atmosferas de planetas gigantes estão sendo perseguidos ativamente também. Por exemplo, Spitzer da NASA telescópios espaciais Hubble e monitorar planetas como eles cruzam na frente de suas estrelas, e, em seguida, desaparecer por trás. Próximo James Webb Space Telescope da NASA vai usar uma estratégia semelhante para estudar as atmosferas de planetas ligeiramente maiores que a Terra.

No novo estudo, os pesquisadores examinaram HR 8799, uma grande estrela orbitado por pelo menos quatro gigante conhecido, planetas vermelhos. Três dos planetas estavam entre os primeiros sempre diretamente visualizados em torno de uma estrela, graças a observações dos telescópios Gemini e Keck, em Mauna Kea, no Havaí, em 2008. O quarto planeta, o mais próximo da estrela e as mais difíceis de ver, foi revelado em imagens feitas pelo telescópio Keck em 2010.

Isso por si só foi uma tremenda façanha, considerando que todos os planetas descobertas até então tinha sido feito através de meios indiretos, por exemplo, olhando para a oscilação de uma estrela induzida pelo puxão de planetas.

Essas imagens não foram suficientes, no entanto, a revelar qualquer informação sobre a composição química dos planetas. É onde são necessários espectrógrafos - para expor as "impressões digitais" de moléculas na atmosfera de um planeta. Capturando espectro de um mundo distante requer reunir ainda mais planeta luz, e isso significa bloquear ainda mais o brilho da estrela.

Projeto 1640 realizado esta com uma coleção de instrumentos, que a equipe instala nos telescópios terrestres cada vez que vão em "observação corridas." O conjunto de instrumentos inclui um coronagraph para mascarar a luz das estrelas, um avançado sistema de óptica adaptativa, que remove a mancha da nossa atmosfera em movimento, fazendo milhões de pequenos ajustes para dois espelhos deformáveis ​​telescópio, um espectrógrafo de imagem que grava 30 imagens em um arco-íris de infravermelho cores simultaneamente, e um sensor de frente de onda state-of-the-art que ajusta ainda mais os espelhos para compensar dispersa a luz das estrelas.

"É como tirar uma única foto do Empire State Building de um avião que revela uma colisão na calçada ao lado dele que é tão alta como uma formiga", disse Ben R. Oppenheimer, principal autor do novo estudo e curador adjunto e presidente do Departamento de Astrofísica do Museu Americano de História Natural, Nova Iorque, NY

Os resultados revelaram que todos os quatro planetas, embora quase a mesma temperatura, em ter diferentes composições. Alguns, inesperadamente, não têm metano neles, e pode haver indícios de amoníaco ou de outros compostos que também seria surpreendente. Além disso modelagem teórica vai ajudar a entender a química desses planetas.

Enquanto isso, a busca para obter mais e melhor espectros de exoplanetas continua. Outros pesquisadores usaram o telescópio de Keck eo Telescópio Binocular Grande perto de Tucson, no Arizona, para estudar a emissão de planetas individuais no sistema HR8799. Em adição ao sistema de RH 8799, apenas dois outros produziram imagens de exoplanetas. O próximo passo é encontrar mais planetas maduros para desistir de seus segredos químicos. Vários telescópios terrestres estão sendo preparados para a caça, incluindo Keck, Gemini, Palomar eo telescópio Subaru do Japão em Mauna Kea, no Havaí.

Idealmente, os pesquisadores querem encontrar planetas jovens que ainda têm calor suficiente sobraram de sua formação, e, portanto, mais luz infravermelha para os espectrógrafos para ver. Eles também querem encontrar planetas localizados longe de suas estrelas, e fora da luz das estrelas ofuscante. Spitzer da NASA e explorador infravermelho missões Infrared Survey Wide-campo (WISE), e seu ultravioleta Galaxy Evolution Explorer, agora liderado pelo Instituto de Tecnologia de Pasadena, Califórnia, ajudaram a identificar os candidatos mais jovens estrelas que podem hospedar planetas que satisfazem estes critérios.

"Estamos à procura de planetas super-Júpiter localizadas distante da sua estrela", disse Vasisht. "Como nossa técnica se desenvolve, esperamos ser capazes de adquirir composições moleculares de menor e um pouco mais velhos, os planetas de gás."

Ainda planetas de menor massa, até o tamanho de Saturno, serão alvos de estudos de imagem por parte do Telescópio Espacial James Webb.

"Rocky planetas semelhantes à Terra são muito pequenas e perto de suas estrelas para a tecnologia atual, ou até mesmo para James Webb de detectar. A façanha de quebrar as composições químicas dos verdadeiros análogos da Terra virá de uma futura missão espacial, como o Terrestrial proposta Planet Finder ", disse Charles Beichman, um co-autor do resultado P1640 e diretor executivo do Instituto da NASA Exoplanet Ciência na Caltech.

Embora os maiores, planetas gasosos não são hospitaleiro para a vida, os estudos atuais são astrônomos ensinando o menor, rochoso forma queridos.

"Os planetas exteriores gigantes ditar o destino de os rochosos como a Terra. Planetas gigantes podem migrar em direção a uma estrela, e no processo, puxar os planetas menores e rochosos ao redor ou mesmo expulsá-los do sistema. Nós estamos olhando quente Júpiter antes de migrar, e esperamos entender mais sobre como e quando podem influenciar o destino dos rochosos, planetas interiores ", disse Vasisht.

Instituto de Ciências Exoplanet da NASA gerencia a alocação de tempo no telescópio Keck para a NASA. JPL administra Exoplanet escritório do programa de Exploração da NASA. Caltech gerencia JPL para a NASA.


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