Используя систему для получения изображений экзопланет в среднем инфракрасном диапазоне, в сочетании с длительным наблюдением, наземные телескопы могут получить непосредственное изображение планет размером в три раза больше Земли в обитаемых зонах ближайших звезд.
Попытки получить прямое изображение экзопланет сдерживаются технологическими ограничениями, а планеты, которые не трудно обнаружить намного больше Юпитера, расположены вокруг очень молодых звезд и далеко за пределами обитаемой зоны.
Если говорить о планетах с условиями, подходящими для жизни в том виде, в каком мы ее знаем, мы должны искать каменистые планеты размером примерно с Землю внутри обитаемых зон вокруг более старых звезд.
Новый метод обеспечивает более чем десятикратное улучшение существующих возможностей прямого наблюдения за экзопланетами. Большинство исследований по визуализации экзопланет проводилось в инфракрасном диапазоне длин волн менее 10 микрон, что почти не мешает диапазону длин волн, в котором такие планеты светят наиболее ярко.
Система звезд
Команда использовала огромный телескоп Европейской южной обсерватории в Чили, чтобы наблюдать соседнюю звездную систему: Альфа Центавра, находящуюся всего в 4,4 световых годах от нас. Альфа Центавра состоит из трех звезд. Два из них - Альфа Центавра A и B похожи на Солнце по размеру и возрасту и вращаются вокруг друг друга как двойная система. Третья звезда, Проксима Центавра, представляет собой красный карлик гораздо меньшего размера, вращающийся вокруг двух своих братьев на большом расстоянии.
Планета размером почти в два раза больше Земли и вращающаяся в обитаемой зоне вокруг Проксимы Центавра уже была обнаружена посредством наблюдений за изменением лучевой скорости звезды или крошечным колебанием, которое звезда проявляет под действием планеты. В Альфа Центавра A и B могут быть похожие планеты, но методы косвенного обнаружения еще недостаточно чувствительны, чтобы находить скалистые планеты в их более удаленных друг от друга обитаемых зонах.
Решение проблемы
Чтобы повысить чувствительность системы формирования изображений, используют так называемое адаптивное вторичное зеркало телескопа, которое может корректировать искажение света атмосферой Земли. Кроме того, исследователи использовали маску, блокирующую звездный свет, которую они оптимизировали для среднего инфракрасного спектра света, чтобы блокировать свет от одной из звезд за раз. Чтобы обеспечить возможность одновременного наблюдения за обитаемыми зонами обеих звезд, они также впервые применили новую технику, позволяющую очень быстро переключаться между наблюдениями Альфы Центавра A и B.
При использовании этого подхода нежелательный сигнал от телескопа становятся, по сути, случайным фоновым шумом, который можно дополнительно уменьшить путем наложения изображений и вычитания шума с помощью специального программного обеспечения.
Источник сигнала С1
После удаления так называемых ложных сигналов на окончательном изображении был обнаружен источник света, обозначенный как «C1», который потенциально может намекать на присутствие кандидата на экзопланету внутри обитаемой зоны.
Моделирование того, какие планеты, вероятно, будут выглядеть в данных, предполагает, что «C1» может быть планетой размером от Нептуна до Сатурна на расстоянии от Альфы Центавра A, которое аналогично расстоянию между Землей и Солнцем. Однако авторы заявляют, что без последующей проверки вероятность того, что C1 может быть вызвана каким-то неизвестным шумом, вызванным самим инструментом, пока не может быть исключена.
Ожидается, что следующее поколение сверхбольших телескопов, таких как Чрезвычайно Большой телескоп Европейской южной обсерватории и Гигантский Магелланов телескоп, сможет увеличить количество прямых наблюдений за ближайшими звездами. Среди кандидатов, на которые стоит обратить внимание - Сириус, самая яркая звезда в ночном небе, и Тау Кита, на котором расположена косвенно наблюдаемая планетная система.
Подробнее с изображениями экзопланет можно ознакомиться по видео: