2010.07.12. - Exobolygó-fényképező üzemmód a VLT egyik műszeréhez

Új észlelési móddal bővítették az ESO VLT távcsőegyüttesének Yepun teleszkópján üzemelő NACO adaptív optikás műszert, megkönnyítve ezzel a fényes csillagokhoz közeli halvány objektumok direkt detektálását.

Exobolygók direkt fényképezése csak a legnagyobb teleszkópokkal lehetséges, de még a 8 méter osztályú távcsövek esetében is különböző "trükköket" kell bevetni a detektáláshoz, s a megfelelően kimunkált számítógépes algoritmusok sem hiányozhatnak az eszköztárból. A siker kulcsa az, hogy az észlelés során a bolygónál milliószor fényesebb központi csillagot ki kell takarni (az erre szolgáló műszer az ún. koronagráf), különben annak sugárözöne teljesen elnyomná bolygója fényét. A problémát némileg talán egyszerűsíti, hogy a bolygók az infravörös tartományban sugároznak legerősebben, míg csillagaik sugárzási maximuma általában a látható tartományba esik, ezért az infravörösben kevésbé erős a kontraszt a két égitest sugárzásának intenzitása között, mint az optikai tartományban. A csillag azonban még kitakart állapotban is okoz gondot, mivel a leképező rendszerben a diffrakció miatt létrejövő elhajlási képe - koncentrikus gyűrűk sorozata - általában olyan szögtávolságig terjed ki, hogy még a nagyon tág pályákon keringő esetleges óriásbolygói is beleesnek ebbe a tartományba, s a gyűrűrendszer jó eséllyel eltakarja a képüket.

Az ESO VLT távcsőegyüttesének UT4 jelű (Yepun) teleszkópján üzemelő NACO [NAOS (Nasmyth Adaptive Optics System) + CONICA (Near-Infrared Imager and Spectrograph)] adaptív optikás infravörös kamerát és spektrográfot a közelmúltban szerelték fel egy olyan optikai elemmel, ami a fenti problémát kezeli. Az APP (Apodising Phase Plate) névre hallgató kiegészítő lehetővé teszi, hogy a Naphoz hasonló csillagok esetében a központi égitesthez olyan közel keringő, jupiterméretű gázóriásokat is lefényképezhessenek, melyeket korábban a fent említett okok miatt lehetetlen lett volna. Az eszköz tulajdonképpen egy, az infravörös tartományban szinte teljesen átlátszó, változtatható vastagságú lemez, melynek segítségével a beérkező elektromágneses hullámok fázisát befolyásolják a diffrakciós minta egy részének kiszűrése céljából.

Egy csillag, ahogyan az APP koronagráffal felszerelt NACO látja 4,05 mikrométeres hullámhosszon. A csillag jobb oldalán jól megfigyelhető a diffrakciós gyűrűrendszer, amit azonban a bal oldalon az APP szinte teljesen elnyom. A csillag körül nem észleltek bolygót. Ha volna neki és az észlelés időpontjában éppen a bal oldalon tartózkodna, akkor jó eséllyel detektálható lenne, míg a jobb oldalon a diffrakciós gyűrűk miatt ez majdnem biztosan lehetetlen volna.
[ESO]

Az új észlelési mód tesztelési szakaszában, 2010 áprilisában a Matthew Kenworthy (Sterrewacht Leiden) és Micheal Meyer (ETH Zurich, Institute for Astronomy) által vezetett csoport sikeresen fényképezte le a β Pictoris kísérőjét, egyrészt demonstrálva a Johanan Codona (Steward Observatory, University of Arizona) által elméletileg leírt új koronagráftípuson alapuló eljárás használhatóságát, másrészt hozzájárulva a β Pictoris b pályájának pontosításához és természetének jobb megértéséhez.

A β Pictoris kísérőjéről a NACO/APP segítségével 2010. április 3-án készült kép. A csillag fényes korongját kimaszkolták (fekete körlap), helyét fehér karika jelzi. A kép bal oldalán, a diffrakciós gyűrűktől mentes részen jól látható a jelenleg a csillagtól 6,5 csillagászati egységre járó óriásbolygó, melynek tömege a Jupiterének körülbelül kilencszerese. A szintén a NACO-val, de még az APP nélkül végzett mérések alapján néhány héttel ezelőtt az óriásbolygó mozgását is kimutatták.
[ESO]

A kutatók szerint a könnyen használható új eljárás nem csak exobolygók, hanem fiatal csillagok és kvazárok körüli kiterjedt, de halvány struktúrák detektálására is kiválóan alkalmas lehet.

Forrás:

• ESO Announcement ann1037 2010.07.06.