Kajian mengenai eksoplanet telah maju dalam beberapa tahun kebelakangan ini, terima kasih sebahagian besarnya kepada misi Kepler. Tetapi misi itu mempunyai batasannya. Kepler, dan untuk teknologi lain, sukar untuk menggambarkan kawasan yang berdekatan dengan bintang mereka. Kini instrumen baru yang disebut coronagraph vortex, dipasang di Observatorium Keck Hawaii, membolehkan para astronom melihat cakera protoplanet yang berada sangat dekat dengan bintang-bintang yang mereka mengorbit.
Masalah dengan melihat cakera debu, dan bahkan planet, dekat dengan bintangnya adalah bahawa bintang jauh lebih terang daripada objek yang mengorbitnya. Bintang boleh berbilion kali lebih terang daripada planet di dekatnya, sehingga hampir mustahil untuk melihatnya dalam silau. "Kekuatan pusaran terletak pada kemampuannya untuk membayangkan planet yang sangat dekat dengan bintangnya, sesuatu yang belum dapat kita lakukan untuk planet seperti Bumi," kata Gene Serabyn dari Laboratorium Jet Propulsion (JPL) NASA. "Coronagraph pusaran mungkin menjadi kunci untuk mengambil gambar pertama titik biru pucat seperti gambar kita sendiri."
"Kekuatan pusaran terletak pada kemampuannya untuk membayangkan planet yang sangat dekat dengan bintangnya, sesuatu yang belum dapat kita lakukan untuk planet seperti Bumi." - Gene Serabyn, JPL.
"Coronagraph pusaran memungkinkan kita mengintip ke daerah sekitar bintang di mana planet raksasa seperti Musytari dan Saturnus terbentuk," kata Dmitri Mawet, saintis penyelidikan di Laboratorium Jet Propulsion NASA dan Caltech, keduanya di Pasadena. "Sebelum ini, kami hanya dapat membayangkan raksasa gas yang dilahirkan lebih jauh. Dengan pusaran, kita akan dapat melihat planet-planet yang mengorbit sedekat dengan bintang mereka seperti Musytari ke matahari kita, atau sekitar dua hingga tiga kali lebih dekat daripada yang mungkin sebelumnya. "
Daripada menyembunyikan cahaya bintang, seperti kaedah lain untuk melihat eksoplanet, koronagraph pusaran mengalihkan cahaya dari pengesan dengan menggabungkan gelombang cahaya dan membatalkannya. Oleh kerana tidak ada topeng tersembunyi, coronagraph pusaran dapat menangkap gambar kawasan yang jauh lebih dekat dengan bintang daripada coronagraph lain. Dmitri Mawet, saintis penyelidikan yang mencipta coronagraph baru, membandingkannya dengan mata ribut.
"Instrumen ini disebut koronagraph vorteks kerana cahaya bintang berpusat pada singularitas optik, yang menciptakan lubang gelap di lokasi gambar bintang," kata Mawet. "Badai memiliki keunikan di pusat mereka di mana kecepatan angin turun menjadi sifar - mata ribut. Coronagraph pusaran kami pada dasarnya adalah mata ribut optik di mana kita menghantar cahaya bintang. "
Hasil dari coronagraph vortex dibentangkan dalam dua makalah (di sini dan di sini) yang diterbitkan dalam Jurnal Astronomi Januari 2017. Salah satu kajian diketuai oleh Gene Serabyn dari JPL, yang juga ketua projek vortex Keck. Kajian itu menunjukkan gambar langsung pertama HIP79124 B, kerdil coklat yang 23 AU dari bintangnya, di wilayah pembentuk bintang yang disebut Scorpius-Centaurus.
“Kemampuan untuk melihat sangat dekat dengan bintang juga memungkinkan kita mencari planet di sekitar bintang yang lebih jauh, di mana planet dan bintang akan kelihatan lebih dekat bersama. Memiliki kemampuan untuk meninjau bintang yang jauh untuk planet adalah penting untuk menangkap planet yang masih terbentuk, ”kata Serabyn.
"Memiliki kemampuan untuk meninjau bintang yang jauh untuk planet adalah penting untuk menangkap planet yang masih terbentuk." - Gene Serabyn, JPL.
Kedua dari kedua kajian vorteks menunjukkan gambar cakera protoplanet di sekitar bintang muda HD141569A. Bintang itu sebenarnya mempunyai tiga cakera di sekelilingnya, dan coronagraph dapat menangkap gambar cincin terdalam. Menggabungkan data pusaran dengan data dari misi Spitzer, WISE, dan Herschel menunjukkan bahawa bahan pembentuk planet di dalam cakera terdiri dari biji-bijian berukuran kerikil dari olivin. Olivine adalah salah satu silikat paling banyak di mantel Bumi.
"Tiga cincin di sekitar bintang muda ini bersarang seperti boneka Rusia dan mengalami perubahan dramatik yang mengingatkan pada pembentukan planet," kata Mawet. "Kami telah menunjukkan bahawa biji-bijian silikat telah terkumpul menjadi kerikil, yang merupakan blok bangunan embrio planet."
Imej dan kajian ini hanyalah permulaan bagi coronagraph pusaran. Ia akan digunakan untuk melihat lebih banyak sistem planet muda. Khususnya, ia akan melihat planet-planet yang berdekatan dengan ‘frost lines’ di sistem suria lain. Ini adalah kawasan di sekitar sistem bintang di mana cukup sejuk untuk molekul seperti air, metana, dan karbon dioksida untuk mengembun menjadi butiran padat dan berais. Pemikiran semasa mengatakan bahawa garis fros adalah garis pemisah di mana planet berbatu dan planet gas terbentuk. Ahli astronomi berharap bahawa coronagraph dapat menjawab soalan mengenai Musytari panas dan Neptunus panas.
Jupiter Panas dan Neptunus adalah planet gas besar yang dijumpai sangat dekat dengan bintangnya. Ahli astronomi ingin mengetahui apakah planet-planet ini terbentuk dekat dengan garis fros kemudian berhijrah ke arah bintang mereka, kerana mustahil mereka dapat membentuk begitu dekat dengan bintang mereka. Persoalannya, kekuatan apa yang menyebabkan mereka berhijrah ke dalam? "Dengan sedikit keberuntungan, kita mungkin menangkap planet dalam proses migrasi melalui cakera pembentuk planet, dengan melihat benda-benda yang sangat muda ini," kata Mawet.
