Ein direkter Blick auf Sterne ist ein schlechter Weg, um Planeten zu finden, die weit entfernte Sonnen umkreisen. Mit einer neuen Technik können Wissenschaftler nun das Sternenlicht sieben, um neue Exoplaneten zu finden, die millionenfach dunkler sind als ihre Elternsterne.
"Wir sind von diesem Sternenlicht geblendet", sagt Ben R. Oppenheimer, Kurator am Astrophysik-Institut des American Museum of Natural History und Hauptforscher für Projekt 1640. "Sobald wir diese Exoplaneten tatsächlich sehen können, können wir die Farben bestimmen, die sie emittieren." , die chemischen Zusammensetzungen ihrer Atmosphären und sogar die physikalischen Eigenschaften ihrer Oberflächen. Letztendlich können direkte Messungen aus dem Weltraum verwendet werden, um den Ursprung der Erde besser zu verstehen und nach Lebenszeichen in anderen Welten zu suchen. “
Mit indirekten Detektionsmethoden haben Astronomen Hunderte von Planeten gefunden, die andere Sterne umkreisen. Die Lichtsterne emittieren jedoch zig Millionen bis Milliarden Mal heller als das von Planeten reflektierte Licht.
Das Projekt 1640 ist ein fortschrittliches Teleskop-Bildgebungssystem, das aus dem weltweit fortschrittlichsten adaptiven Optiksystem, Instrumenten und Software besteht. Das Projekt wird am 200-Zoll-Hale-Teleskop am kalifornischen Palomar Observatory durchgeführt. Ingenieure des American Museum of Natural History, des California Institute of Technology und des Jet Propulsion Laboratory der NASA haben mehr als sechs Jahre an der Entwicklung des neuen Systems gearbeitet.
Die Erdatmosphäre verwüstet das Sternenlicht. Das Erwärmen und Abkühlen der Atmosphäre erzeugt Turbulenzen, die einen funkelnden Effekt auf das punktförmige Licht eines Sterns erzeugen. Die Optik in einem Teleskop verzieht auch das Licht. Die Instrumente, aus denen Project 1640 besteht, manipulieren das Sternenlicht, indem sie einen Spiegel mehr als 7 Millionen Mal pro Sekunde verformen, um dem Funkeln entgegenzuwirken. Dies erzeugt ein kristallklares Infrarotbild des Sterns mit einer Genauigkeit von weniger als einem Nanometer; etwa 100 mal kleiner als ein typisches Bakterium.
"Die direkte Abbildung von Planeten ist eine große Herausforderung", sagte Charles Beichman, Executive Director des NASA ExoPlanet Science Institute am California Institute of Technology. "Stellen Sie sich vor, Sie versuchen einen Glühwürmchen zu sehen, der mehr als tausend Meilen entfernt um einen Suchscheinwerfer wirbelt."
Ein vom American Museum of Natural History errichteter Koronagraph dimmt den Stern optisch ab und lässt andere Himmelsobjekte im Sichtfeld zurück. Andere Instrumente tragen dazu bei, eine „künstliche Sonnenfinsternis“ in Project 1640 zu erzeugen. Nur etwa ein halbes Prozent des ursprünglichen Lichts verbleibt in Form eines gesprenkelten Hintergrunds. Diese Flecken können immer noch hunderte Male heller sein als die dunklen Planeten. Die Instrumente steuern das Licht von den Flecken, um ihre Helligkeit weiter zu verringern. Was das Instrument erzeugt, ist ein dunkles Loch, in dem sich der Stern befunden hat, während das Licht von allen Planeten reflektiert wurde. Die Koordination des Systems sei äußerst wichtig, sagen die Forscher. Selbst das kleinste Lichtleck würde das unglaublich schwache Licht von Planeten übertönen, die einen Stern umkreisen.
Derzeit konzentriert sich Project 1640, das weltweit fortschrittlichste und kontrastreichste Bildgebungssystem, auf helle Sterne, die relativ nahe an der Erde liegen. etwa 200 Lichtjahre entfernt. Ihre dreijährige Umfrage beinhaltet Pläne, Hunderte junger Stars abzubilden. Die Planeten, die sie möglicherweise finden, sind wahrscheinlich sehr große Körper in Jupiter-Größe.
"Je mehr wir über sie erfahren, desto mehr erkennen wir, wie unterschiedlich die Planetensysteme von unseren eigenen sein können", sagte der Astronom des Jet Propulsion Laboratory, Gautam Vasisht. „Alle Anzeichen deuten auf eine enorme Vielfalt von Planetensystemen hin, die weit über das hinausgeht, was man sich vor 10 Jahren vorgestellt hatte. Wir stehen kurz vor einem unglaublich reichen neuen Feld. “
Weitere Informationen zu Project 1640 finden Sie unter http://research.amnh.org/astrophysics/research/project1640
Bildunterschrift: Zwei Bilder von HD 157728, einem Stern in der Nähe, der 1,5-mal größer als die Sonne ist. Der Stern ist in beiden Bildern zentriert, und sein Licht wurde größtenteils durch das adaptive Optiksystem und den Koronagraph entfernt. Das verbleibende Sternenlicht hinterlässt einen gesprenkelten Hintergrund, vor dem schwächere Objekte nicht zu sehen sind. Auf der linken Seite wurde das Bild ohne die ultrapräzise Steuerung des Sternenlichts aufgenommen, zu der Project 1640 in der Lage ist. Auf der rechten Seite war der Wellenfrontsensor aktiv, und im restlichen Sternenlicht bildete sich ein dunkleres quadratisches Loch, durch das Objekte gesehen werden konnten, die bis zu 10 Millionen Mal schwächer als der Stern waren. Die Bilder wurden am 14. Juni 2012 mit dem Projekt 1640 auf dem 200-Zoll-Hale-Teleskop des Palomar-Observatoriums aufgenommen. (Mit freundlicher Genehmigung von Projekt 1640)
