Pencarian planet di luar Sistem Suria kita telah menyebabkan penemuan ribuan calon dalam beberapa dekad yang lalu. Sebilangan besar daripadanya adalah raksasa gas yang berukuran besar dari menjadi Super-Musytari hingga planet bersaiz Neptunus. Walau bagaimanapun, beberapa juga telah ditentukan sebagai "seperti Bumi" di alam, yang bermaksud bahawa mereka berbatu dan mengorbit di zon-zon yang dapat dihuni bintang masing-masing.
Malangnya, menentukan keadaan seperti apa di permukaannya, kerana ahli astronomi tidak dapat mengkaji planet-planet ini secara langsung. Nasib baik, pasukan antarabangsa yang diketuai oleh ahli fizik UC Santa Barbara, Benjamin Mazin telah mengembangkan instrumen baru yang dikenali sebagai DARKNESS. Kamera superkonduktor ini, yang terbesar dan paling canggih di dunia, akan membolehkan para astronom mengesan planet di sekitar bintang yang berdekatan.
Kajian pasukan yang memperincikan instrumen mereka, bertajuk "DARKNESS: A Microwave Kinetic Inductance Detector Integral Field Spectrograph for Astronomy High-contrast", baru-baru ini muncul di Penerbitan Persatuan Astronomi Pasifik. Pasukan ini diketuai oleh Benjamin Mazin, Ketua Worster dalam Fizik Eksperimen di UCSB, dan juga termasuk anggota dari Makmal Jet Propulsion NASA, Institut Teknologi California, Makmal Pemecut Nasional Fermi, dan beberapa universiti.
Pada hakikatnya, sangat sukar bagi saintis untuk mempelajari eksoplanet secara langsung kerana gangguan yang disebabkan oleh bintang mereka. Seperti yang dijelaskan Mazin dalam siaran pers UCSB baru-baru ini, "Mengambil gambar exoplanet sangat mencabar kerana bintangnya jauh lebih terang daripada planet ini, dan planet ini sangat dekat dengan bintang." Oleh itu, ahli astronomi sering kali tidak dapat menganalisis cahaya yang dipantulkan dari atmosfer planet untuk menentukan komposisinya.
Kajian-kajian ini akan membantu meletakkan kekangan tambahan mengenai sama ada planet berpotensi untuk dihuni atau tidak. Pada masa ini, para saintis terpaksa menentukan apakah planet dapat mendukung kehidupan berdasarkan ukuran, jisim, dan jaraknya dari bintangnya. Di samping itu, kajian telah dilakukan yang menentukan sama ada air ada di permukaan planet berdasarkan bagaimana atmosferanya kehilangan hidrogen ke angkasa.
Spectrophotometer Superconducting yang diselesaikan dengan tenaga DARK-spekle Near-inframerah (aka. DARKNESS), spektrograf medan terpadu 10,000 piksel pertama, berusaha untuk membetulkannya. Bersama dengan teleskop besar dan optik adaptif, ia menggunakan Detektor Induktansi Kinetik Gelombang Mikro dengan cepat mengukur cahaya yang datang dari bintang yang jauh, kemudian mengirim isyarat kembali ke cermin getah yang dapat membentuk bentuk baru 2.000 kali sesaat.
MKID membolehkan ahli astronomi menentukan tenaga dan masa ketibaan foton individu, yang penting ketika membezakan planet dari cahaya yang tersebar atau dibiaskan. Proses ini juga menghilangkan kebisingan membaca dan arus gelap - sumber ralat utama pada instrumen lain - dan membersihkan distorsi atmosfera dengan menekan cahaya bintang.
Mazin dan rakannya telah meneroka teknologi MKID selama bertahun-tahun melalui Makmal Mazin, yang merupakan sebahagian daripada Jabatan Fizik UCSB. Seperti yang dijelaskan oleh Mazin:
“Teknologi ini akan menurunkan lantai kontras sehingga kita dapat mengesan planet yang lebih lemah. Kami berharap dapat menghampiri had kebisingan foton, yang akan memberi kita nisbah kontras mendekati 10-8, membolehkan kita melihat planet 100 juta kali lebih lemah daripada bintang. Pada tahap kontras tersebut, kita dapat melihat beberapa planet dalam cahaya yang dipantulkan, yang membuka domain planet yang baru untuk diterokai. Perkara yang sangat menggembirakan adalah bahawa ini adalah penunjuk arah teknologi untuk teleskop generasi akan datang. "
DARKNESS kini beroperasi di Teleskop Hale 200 inci di Observatorium Palomar dekat San Diego, California, di mana ia merupakan sebahagian daripada sistem optik adaptif PALM-3000 dan Stellar Double Coronagraph. Selama satu setengah tahun terakhir, pasukan telah melakukan empat larian dengan kamera DARKNESS untuk menguji nisbah kontrasnya dan memastikannya berfungsi dengan baik.
Pada bulan Mei, pasukan akan kembali mengumpulkan lebih banyak data mengenai planet-planet berdekatan dan menunjukkan kemajuannya. Sekiranya semuanya berjalan lancar, DARKNESS akan menjadi yang pertama dari banyak kamera yang dirancang untuk menggambarkan planet di sekitar bintang jenis M (kerdil merah) yang berdekatan, di mana banyak planet berbatu telah ditemui dalam beberapa tahun kebelakangan ini. Contoh yang paling terkenal ialah Proxima b, yang mengorbit sistem bintang terdekat kita (Proxima Centauri, kira-kira 4.25 tahun cahaya).
"Harapan kami adalah suatu hari kita dapat membangun instrumen untuk Teleskop Thirty Meter yang dirancang untuk Mauna Kea di pulau Hawaii atau La Palma," kata Mazin. "Dengan itu, kita dapat mengambil gambar planet di zon yang dapat dihuni bintang berjisim rendah yang berdekatan dan mencari kehidupan di atmosfer mereka. Itu adalah matlamat jangka panjang dan ini adalah langkah penting untuk mencapai itu. "
Sebagai tambahan kepada kajian planet berbatu yang berdekatan, teknologi ini juga akan membolehkan para astronom mengkaji pulsar dengan lebih terperinci dan menentukan pergeseran merah berbilion galaksi, yang memungkinkan pengukuran yang lebih tepat mengenai seberapa pantas Alam Semesta berkembang. Ini, seterusnya, akan memungkinkan kajian yang lebih terperinci mengenai bagaimana Alam Semesta kita telah berkembang dari masa ke masa dan peranan yang dimainkan oleh Dark Energy.
Ini dan teknologi lain, seperti kapal angkasa Starshade yang dicadangkan oleh NASA dan okulter mDot Stanford, akan merevolusikan kajian eksoplanet pada tahun-tahun mendatang. Dipasangkan dengan teleskop generasi akan datang - seperti Teleskop Angkasa James Webb dan juga Melancarkan Satelit Survei Exoplanet (TESS), yang dilancarkan baru-baru ini - ahli astronomi bukan sahaja dapat menemui lebih banyak lagi cara eksoplanet, tetapi juga dapat mencirikannya seperti tidak pernah berlaku sebelumnya.
