APAKAH KAEDAH PENGIMEJAN LANGSUNG?

Send

Selamat kembali ke ansuran terbaru dalam siri kami mengenai kaedah memburu Exoplanet. Hari ini kita memulakan dengan kaedah yang sangat sukar, tetapi sangat menjanjikan yang dikenali sebagai Pengimejan Langsung.

Dalam beberapa dekad yang lalu, jumlah planet yang ditemui di luar Sistem Suria kita telah meningkat dengan pesatnya. Sehingga 4 Oktober 2018, sejumlah 3,869 eksoplanet telah disahkan dalam 2,887 sistem planet, dengan 638 sistem yang menampung banyak planet. Malangnya, disebabkan oleh keterbatasan yang terpaksa ditentang oleh ahli astronomi, sebahagian besarnya dikesan menggunakan kaedah tidak langsung.

Sejauh ini, hanya sebilangan kecil planet yang ditemui dengan digambarkan ketika mereka mengorbit bintang mereka (aka. Pengimejan Langsung). Walaupun mencabar berbanding kaedah tidak langsung, kaedah ini adalah yang paling menjanjikan untuk mencirikan atmosfer eksoplanet. Sejauh ini, 100 planet telah disahkan dalam 82 sistem planet menggunakan kaedah ini, dan banyak lagi dijumpai dijumpai dalam masa terdekat.

Penerangan:

Seperti namanya, Pengimejan Langsung terdiri dari menangkap gambar eksoplanet secara langsung, yang dimungkinkan dengan mencari cahaya yang dipantulkan dari atmosfer planet pada panjang gelombang inframerah. Sebabnya adalah kerana pada panjang gelombang inframerah, bintang hanya mungkin sekitar 1 juta kali lebih terang daripada planet yang memantulkan cahaya, dan bukan satu bilion kali (yang biasanya terjadi pada panjang gelombang visual).

Salah satu kelebihan Pengimejan Langsung yang paling jelas adalah bahawa ia kurang terdedah kepada positif palsu. Walaupun Kaedah Transit terdedah kepada positif palsu hingga 40% kes yang melibatkan sistem planet tunggal (memerlukan pemerhatian susulan), planet yang dikesan menggunakan Kaedah Kecepatan Radial memerlukan pengesahan (oleh itu mengapa ia biasanya dipasangkan dengan Kaedah Transit) . Sebaliknya, Pengimejan Langsung membolehkan para astronom melihat planet-planet yang mereka cari.

Walaupun peluang untuk menggunakan kaedah ini jarang terjadi, di mana sahaja pengesanan langsung dapat dilakukan, ia dapat memberi para ilmuwan maklumat berharga di planet ini. Sebagai contoh, dengan memeriksa spektrum yang dipantulkan dari atmosfer planet, para astronom dapat memperoleh maklumat penting mengenai komposisinya. Maklumat ini bersifat intrinsik untuk mengkarakterisasi eksoplanet dan menentukan sama ada ia berpotensi untuk dihuni.

Dalam kes Fomalhaut b, kaedah ini membolehkan ahli astronomi mempelajari lebih lanjut mengenai interaksi planet dengan cakera protoplanet bintang, meletakkan kekangan pada jisim planet, dan mengesahkan adanya sistem cincin besar. Dalam kes HR 8799, jumlah radiasi inframerah yang dipantulkan dari atmosfer eksoplanetnya (digabungkan dengan model pembentukan planet) memberikan anggaran kasar mengenai jisim planet ini.

Pengimejan Langsung berfungsi paling baik untuk planet-planet yang mempunyai orbit lebar dan sangat besar (seperti gergasi gas). Ia juga sangat berguna untuk mengesan planet yang diposisikan "menghadap ke atas", yang bermaksud bahawa mereka tidak melintas di depan bintang berbanding dengan pemerhati. Ini menjadikannya pantas untuk kecepatan radial, yang paling efektif untuk mengesan planet yang "tepi", di mana planet membuat transit bintangnya.

Berbanding dengan kaedah lain, Pengimejan Langsung agak sukar kerana kesan cahaya yang tidak jelas dari bintang. Dengan kata lain, sangat sukar untuk mengesan cahaya yang dipantulkan dari atmosfer planet ketika bintang induknya jauh lebih terang. Hasilnya, peluang untuk Pengimejan Langsung sangat jarang menggunakan teknologi terkini.

Sebahagian besar, planet hanya dapat dikesan menggunakan kaedah ini apabila mereka mengorbit pada jarak yang jauh dari bintangnya atau sangat besar. Ini menjadikannya sangat terhad ketika mencari planet terestrial (alias "seperti Bumi") yang mengorbit lebih dekat dengan bintang mereka (iaitu di dalam zon bintang yang dapat dihuni). Akibatnya, kaedah ini tidak begitu berguna ketika mencari exoplanet yang berpotensi dihuni.

Contoh Kajian Pengimejan Langsung:

Pengesanan eksoplanet pertama yang dibuat menggunakan teknik ini berlaku pada bulan Julai 2004, ketika sekumpulan ahli astronomi menggunakan Array Teleskop Sangat Besar (VLTA) Balai Cerap Eropah Selatan (ESO) untuk membayangkan planet beberapa kali jisim Musytari yang berdekatan dengan 2M1207 - kerdil coklat yang terletak kira-kira 200 tahun cahaya dari Bumi.

Pada tahun 2005, pemerhatian selanjutnya mengesahkan orbit exoplanet ini sekitar 2M1207. Namun, ada yang masih ragu-ragu bahawa ini adalah kasus pertama dari "Pencitraan Langsung", kerana kecerahan rendah dari kerdil coklat inilah yang memungkinkan pengesanan planet ini. Di samping itu, kerana mengorbit kerdil coklat menyebabkan beberapa orang berpendapat bahawa gergasi gas itu bukan planet yang tepat.

Pada bulan September 2008, sebuah objek digambarkan dengan pemisahan 330 AU di sekitar bintang tuan rumahnya, 1RXS J160929.1? 210524 - yang terletak 470 tahun cahaya di buruj Scorpius. Namun, tidak sampai tahun 2010 ia disahkan sebagai planet dan pendamping bintang.

Pada 13 November 2008, sepasukan ahli astronomi mengumumkan bahawa mereka menangkap gambar eksoplanet yang mengorbit bintang Fomalhaut menggunakan Teleskop Angkasa Hubble. Penemuan ini dibuat berkat cakera gas dan debu yang tebal di sekitar Fomalhaut, dan bahagian dalam yang tajam yang menunjukkan bahawa planet telah membersihkan serpihan dari jalannya.

Pemerhatian susulan dengan Hubble menghasilkan gambar cakera, yang membolehkan para astronom mencari planet ini. Faktor penyumbang lain ialah hakikat bahawa planet ini, yang berukuran dua kali jisim Musytari, dikelilingi oleh sistem cincin yang beberapa kali lebih tebal daripada cincin Saturnus, yang menyebabkan planet ini bersinar cukup terang dalam cahaya visual.

Pada hari yang sama, para astronom yang menggunakan teleskop dari Observatorium Keck dan Observatorium Gemini mengumumkan bahawa mereka telah menggambarkan 3 planet yang mengorbit HR 8799. Planet-planet ini, yang mempunyai massa 10, 10, dan 7 kali dari Musytari, semuanya dikesan dalam inframerah panjang gelombang. Ini disebabkan oleh fakta bahawa HR 8799 adalah bintang muda dan planet-planet di sekitarnya dianggap masih mengekalkan sedikit panas pembentukannya.

Pada tahun 2009, analisis gambar sejak tahun 2003 mendedahkan adanya planet yang mengorbit Beta Pictoris. Pada tahun 2012, ahli astronomi menggunakan Teleskop Subaru di Balai Cerap Mauna Kea mengumumkan pencitraan "Super-Musytari" (dengan 12.8 massa Musytari) yang mengorbit bintang Kappa Andromedae pada jarak sekitar 55 AU (hampir dua kali jarak Neptunus dari Matahari).

Calon lain telah ditemukan selama bertahun-tahun, tetapi sejauh ini, mereka masih belum disahkan sebagai planet dan mungkin kerdil coklat. Secara keseluruhan, 100 eksoplanet telah disahkan menggunakan kaedah Pengimejan Langsung (kira-kira 0.3% daripada semua eksoplanet yang disahkan), dan sebahagian besarnya adalah raksasa gas yang mengorbit pada jarak yang jauh dari bintang mereka.

Walau bagaimanapun, ini dijangka akan berubah dalam waktu terdekat apabila teleskop generasi akan datang dan teknologi lain tersedia. Ini termasuk teleskop darat yang dilengkapi dengan optik adaptif, seperti Teleskop Thirty Meter (TMT) dan Teleskop Magellan (GMT). Mereka juga termasuk teleskop yang bergantung pada koronografi (seperti Teleskop Angkasa James Webb (JWST), di mana alat di dalam teleskop digunakan untuk menyekat cahaya dari bintang.

Kaedah lain yang sedang dikembangkan dikenali sebagai 'starhade', alat yang diposisikan untuk menyekat cahaya dari bintang bahkan sebelum memasuki teleskop. Untuk teleskop berasaskan ruang yang mencari eksoplanet, bayangan bintang akan menjadi kapal angkasa yang terpisah, yang dirancang untuk meletakkan dirinya pada jarak dan sudut yang tepat untuk menyekat cahaya bintang dari bintang astronomi yang diperhatikan.

Kami mempunyai banyak artikel menarik mengenai perburuan exoplanet di Space Magazine. Inilah Kaedah Transit ?, Apakah Kaedah Kecepatan Radial ?, Apakah Kaedah Grolitational Microlensing ?, dan Kepler's Universe: Lebih Banyak Planet di Galaxy kita daripada Bintang.

Astronomy Cast juga mempunyai beberapa episod menarik mengenai perkara ini. Inilah Episod 367: Spitzer melakukan Exoplanets dan Episode 512: Pengimejan Langsung dari Exoplanet.

Untuk maklumat lebih lanjut, pastikan untuk melihat halaman NASA di Exoplanet Exploration, halaman Planetary Society di Extrasolar Planets, dan NASA / Caltech Exoplanet Archive.

Sumber: