Figura 1:Confronto di immagini prese da esistenti, strumento della struttura (AO 188 + HiCIAO, a sinistra) e lo strumento appena commissionato (AO 188 + SCExAO, Giusto). Attestazione:NAOJ
Uno strumento astronomico al Subaru Telescope di Maunakea, progettato specificamente per vedere i pianeti intorno ad altre stelle, è stato commissionato con successo e ha iniziato a rivelare immagini straordinarie di altri mondi dopo quasi un decennio di meticoloso lavoro. "Maunakea è il posto migliore su questo pianeta per vedere pianeti in altri sistemi stellari. Ora, finalmente abbiamo uno strumento progettato per utilizzare i doni speciali di questa montagna e i risultati sono mozzafiato, " esclama il dottor Thayne Currie, che ha scritto il primo documento sui risultati scientifici.
Mentre i primi pianeti mai visti intorno a un'altra stella sono stati ripresi da Maunakea, queste scoperte sono state fatte con strumenti di uso generale. Con la messa in servizio di un nuovo strumento al telescopio Subaru chiamato SCExAO (Subaru Coronagraphic Extreme Adaptive Optics, link al sito web del team SCExAO link al sito web del progetto SCExAO), specificamente progettato e ottimizzato per l'imaging dei pianeti utilizzando una tecnologia sperimentale, si unisce a strumenti AO estremi recentemente commissionati in Cile e Arizona. Con SCExAO, Maunakea riafferma il suo ruolo di primo piano nel rilevamento diretto e nell'esplorazione di altri mondi, eventualmente quelli che possono assomigliare a quello della Terra.
Finora, circa una dozzina di pianeti sono stati scoperti direttamente mediante tecniche di imaging che utilizzano gli attuali sistemi AO. L'elenco include due del telescopio Subaru (kappa And b e GJ 504 b. Questi pianeti sono da 4 a 13 volte più massicci di Giove e situati più lontano dalla loro stella ospite rispetto a Nettuno dal nostro Sole.
Essendo un sistema AO estremo, SCExAO ci consente di visualizzare pianeti con masse e separazioni orbitali molto più simili a quelli del nostro sistema solare, compensando meglio la sfocatura delle immagini dovuta all'aria turbolenta nel sito del telescopio. Rispetto alla struttura, sistema AO multiuso (AO188) al Subaru Telescope, SCExAO è in grado di compensare in modo più preciso il modo in cui l'atmosfera offusca le immagini delle stelle e lo fa a una velocità maggiore. Di conseguenza, SCExAO ora offre lontano, immagini molto più nitide:con un bagliore ridotto dalla stella, immagini più deboli, diventano possibili più pianeti simili al sistema solare (Figura 1).
Dati SCExAO in banda H (1,6 micron) per il sistema planetario a immagine diretta di riferimento HR 8799, che ospita i primi pianeti mai ripresi direttamente, dimostra le capacità migliorate del sistema rispetto ai sistemi AO della struttura (Figura 2). I pianeti intorno a HR 8799 sono deboli nella banda H rispetto alle lunghezze d'onda più lunghe. I sistemi AO delle strutture esistenti come quello di Keck o dei telescopi Subaru finora hanno rilevato due o tre dei quattro pianeti in banda H. Però, I dati ingegneristici SCExAO ottenuti a luglio 2016 abbinati alla fotocamera HiCIAO per uso generico li rilevano facilmente tutti e quattro e con una sensibilità di gran lunga migliore.
Figura 2:Il sistema stellare e multiplo HR 8799 a 1,6 micron con SCExAO più la telecamera HiCIAO (a sinistra) e il sistema AO della struttura Keck accoppiato con la telecamera NIRC2 (a destra). In ogni caso, l'immagine finale viene prodotta dopo aver combinato molte singole esposizioni e utilizzando un software aggiuntivo per rimuovere la luce residua dell'alone stellare. Il moto orbitale dei pianeti è evidente tra queste due immagini smontate a 11 anni. Attestazione:NAOJ
I dati SCExAO di follow-up ottenuti nell'autunno 2016 per HR 8799 con il nuovo spettrografo a campo integrale CHARIS hanno portato a rilevamenti ancora più chiari dei tre pianeti interni del sistema e spettri di alta qualità che ci consentiranno di diagnosticare la composizione chimica delle atmosfere di questi pianeti. I dati SCExAO/CHARIS più recenti (ottenuti a dicembre) suggeriscono che il sistema è ulteriormente migliorato, sensibile alla rilevazione di pianeti/dischi che formano pianeti in un minuto quanto l'attuale impianto AO dei sistemi otterrebbe in un'ora.
"Con SCExAO, conosciamo non solo la presenza di un pianeta ma anche il suo carattere come se è nuvoloso e quali molecole ha, anche se quel pianeta è a decine di trilioni di miglia di distanza, ", afferma con entusiasmo il leader del progetto SCExAO, il dott. Olivier Guyon.
Scoperta anticipata da SCExAO
Dopo solo poche notti di aver raggiunto la vera capacità AO estrema, SCExAO ha fatto la sua prima scoperta. Lo scorso ottobre, SCExAO ha rivelato le prime immagini di un disco di detriti attorno a una stella chiamata HD 36546, una stella di 2 masse solari nella costellazione del Toro (Figura 3). Il disco di detriti sembra quasi di taglio, si trova a circa il doppio della distanza dalla sua stella che la fascia di Kuiper è dal Sole, ed è probabilmente composto da detriti prodotti come sottoprodotto della formazione di pianeti ghiacciati. Confrontando il movimento spaziale di HD 36546 con quello di altre stelle in parti simili del cielo, il team ha mostrato che è probabilmente un membro di una giovane associazione di stelle nate da 3 a 10 milioni di anni fa. A un'età così giovane, il disco di detriti intorno a HD 36546 potrebbe essere il più giovane disco di detriti mai ripreso ed è un laboratorio fondamentale per studiare le prime fasi della formazione del pianeta ghiacciato. Sebbene SCExAO non abbia rilevato pianeti responsabili della scultura di questo disco di detriti, ha raggiunto sensibilità di rilevamento del pianeta durante questa fase iniziale del suo sviluppo che rivaleggiano / corrispondono ai migliori sistemi di imaging planetario di altri siti che sono stati completamente commissionati.
Il Dr. Nemanja Jovanovic che ha lavorato sullo strumento dice, "Abbiamo a malapena attivato l'interruttore 'on' per SCExAO e abbiamo già visto un nuovo sistema planetario. Il futuro, che include uno SCExAO completamente ottimizzato è estremamente promettente."
Figura 3:Disco detriti rilevato intorno a una giovane stella HD 36546 utilizzando SCExAO/HiCIAO (sinistra, visto quasi di taglio) e il suo modello (a destra, visto di fronte). Nel modello, la luce della stella centrale viene dispersa dalle particelle di polvere che rendono visibile la parte anteriore del disco (regione scatolata verde). Attestazione:NAOJ
Il documento di ricerca che descrive la scoperta del disco HD 36546 è ora accettato per la pubblicazione nel Lettere per riviste astrofisiche .
Qual è il prossimo?
Nel 2017, SCExAO subirà ulteriori miglioramenti che gli consentiranno di visualizzare pianeti ancora più deboli in orbita molto più vicini alle loro stelle ospiti. La combinazione di SCExAO con un rivelatore sperimentale la cui consegna è prevista per la fine del 2017 consentirà alla fine di scoprire pianeti da 10 a 100 volte più deboli di quelli che vede attualmente, compresi i pianeti maturi in luce riflessa. CHARIS continuerà ulteriori test di ingegneria per tutto il 2017 per migliorare le sue capacità. SCExAO, combinato con HiCIAO o CHARIS, è disponibile per l'uso aperto nel 2017 per la comunità astronomica mondiale.
A lungo termine, SCExAO su Subaru Telescope è un precursore per il tipo di strumenti di imaging di esopianeti previsti per la prossima generazione di grandi telescopi, in particolare il Thirty Meter Telescope. Il dottor Currie proclama, "SCExAO è il tipo di strumento che un giorno ci mostrerà un altro pianeta che potrebbe essere come la Terra. Questo è il tipo di nuova conoscenza che fa valere il Thirty Meter Telescope per le Hawaii."
