Güneş Sistemimizin ötesindeki gezegenleri avlamak, son birkaç on yılda binlerce adayın keşfedilmesine yol açtı. Bunların çoğu, Süper Jüpiter olmaktan Neptün büyüklüğündeki gezegenlere kadar değişen gaz devleri olmuştur. Bununla birlikte, birçoğunun doğada da “Dünya benzeri” olduğu belirlenmiştir, bu da yıldızlarının ilgili yaşanabilir bölgelerinde kayalık ve yörüngede oldukları anlamına gelir.
Ne yazık ki, gökbilimciler bu gezegenleri doğrudan inceleyemedikleri için yüzeylerinde hangi koşulların nasıl olabileceğini belirlemek zordur. Neyse ki, UC Santa Barbara fizikçisi Benjamin Mazin liderliğindeki uluslararası bir ekip, DARKNESS olarak bilinen yeni bir enstrüman geliştirdi. Dünyanın en büyük ve en sofistike olan bu süper iletken kamerası, gökbilimcilerin yakındaki yıldızların etrafındaki gezegenleri tespit etmelerini sağlayacak.
“DARKNESS: Yüksek Kontrastlı Astronomi için Mikrodalga Kinetik Endüktans Dedektörü İntegral Alan Spektrografı” başlıklı çalışmasının son zamanlarda Pasifik Astronomi Derneği Yayınları. Ekip, UCSB'de Deneysel Fizikte En Kötü Başkan Benjamin Mazin tarafından yönetildi ve ayrıca NASA’nın Jet Tahrik Laboratuvarı, Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü, Fermi Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı ve birden fazla üniversitenin üyelerini içeriyor.
Esasen, bilim adamlarının yıldızlarının neden olduğu parazit nedeniyle doğrudan dış gezegenleri incelemesi son derece zordur. Mazin'in son zamanlarda yayınlanan bir UCSB basın bülteninde açıkladığı gibi, “Bir yıldız gezegeninin fotoğrafını çekmek son derece zordur çünkü yıldız gezegenden çok daha parlaktır ve gezegen yıldıza çok yakındır.” Bu nedenle, gökbilimciler, bileşimini belirlemek için genellikle bir gezegenin atmosferinden yansıyan ışığı analiz edemezler.
Bu çalışmalar, bir gezegenin potansiyel olarak yaşanabilir olup olmadığı konusunda ek kısıtlamalar getirmeye yardımcı olacaktır. Şu anda, bilim adamları bir gezegenin büyüklüğüne, kütlesine ve yıldızından uzaklığına dayanarak hayatı destekleyip destekleyemeyeceğini belirlemek zorunda kalıyorlar. Ek olarak, atmosferin hidrojeni uzaya nasıl kaybettiğine bağlı olarak, bir gezegenin yüzeyinde suyun var olup olmadığını belirleyen çalışmalar yapılmıştır.
İlk 10.000 piksellik integral alan spektrografı olan DARK-benek Kızılötesine Yakın Enerji ile Çözülmüş Süper İletken Spektrofotometre (diğer bir deyişle DARKNESS) bunu düzeltmeye çalışır. Büyük bir teleskop ve uyarlanabilir optiklerle birlikte, uzak bir yıldızdan gelen ışığı hızlı bir şekilde ölçmek için Mikrodalga Kinetik Endüktans Dedektörlerini kullanır, daha sonra saniyede 2.000 kez yeni bir şekil oluşturabilen kauçuk bir aynaya geri sinyal gönderir.
MKID'ler, gökbilimcilerin tek tek fotonların enerjisini ve varış zamanını belirlemelerine izin verir, bu da bir gezegeni dağınık veya kırılmış ışıktan ayırt etmek söz konusu olduğunda önemlidir. Bu işlem ayrıca okuma gürültüsünü ve karanlık akımı - diğer cihazlardaki birincil hata kaynakları - ortadan kaldırır ve yıldız ışığını bastırarak atmosferik bozulmayı temizler.
Mazin ve meslektaşları, yıllardır UCSB Fizik Bölümü'nün bir parçası olan Mazin Lab aracılığıyla MKID teknolojisini araştırıyorlar. Mazin'in açıkladığı gibi:
“Bu teknoloji, daha zayıf gezegenleri tespit edebilmemiz için kontrast zemini düşürecek. Foton gürültü sınırına yaklaşmayı umuyoruz, bu da bize 10'a yakın kontrast oranları verecektir-8gezegenleri yıldızdan 100 milyon kat daha soluk görmemize izin verdi. Bu kontrast seviyelerinde, keşfetmek için yepyeni bir gezegen alanı açan bazı gezegenleri yansıyan ışıkta görebiliriz. Gerçekten heyecan verici olan şey, bunun yeni nesil teleskoplar için bir teknoloji yol bulucu olması. ”
DARKNESS şu anda San Diego, Kaliforniya yakınlarındaki Palomar Gözlemevindeki 200 inçlik Hale Teleskopunda PALM-3000 aşırı adaptif optik sisteminin ve Stellar Çift Koronagraf'ın bir parçası olarak çalışıyor. Geçen bir buçuk yıl boyunca ekip, kontrast oranını test etmek ve düzgün çalıştığından emin olmak için DARKNESS kamera ile dört tur gerçekleştirdi.
Mayıs ayında ekip, yakınlardaki gezegenler hakkında daha fazla veri toplamak ve ilerlemelerini göstermek için geri dönecek. Her şey yolunda giderse, DARKNESS, son yıllarda birçok kayalık gezegenin keşfedildiği M tipi (kırmızı cüce) yıldızların etrafındaki görüntü gezegenleri için tasarlanmış birçok kameradan ilki olacak. En dikkat çekici örnek, kendimize en yakın yıldız sistemini çevreleyen Proxima b'dir (Proxima Centauri, kabaca 4.25 ışıkyılı uzaklıkta).
Mazin, "Umudumuz, bir gün Hawaii veya La Palma adasında Mauna Kea için planlanan Otuz Metre Teleskop için bir alet yapabileceğimizdir." Dedi. “Bununla, yakınlardaki düşük kütleli yıldızların yaşanabilir bölgelerindeki gezegenlerin fotoğraflarını çekebilecek ve atmosferlerinde yaşam arayabileceğiz. Bu uzun vadeli hedef ve bu da bunun için önemli bir adım. ”
Yakındaki kayalık gezegenlerin çalışmasına ek olarak, bu teknoloji aynı zamanda gökbilimcilerin pulsarları daha ayrıntılı olarak incelemelerine ve milyarlarca gökadanın kırmızıya kaymasını belirleyerek Evrenin ne kadar hızlı genişlediğinin daha doğru ölçümlerine izin verecek. Bu da, Evrenimizin zaman içinde nasıl geliştiği ve Karanlık Enerji'nin oynadığı rol hakkında daha ayrıntılı çalışmalara izin verecektir.
Bu ve NASA’nın önerdiği Starshade uzay aracı ve Stanford’un mDot oklüzyonu gibi diğer teknolojiler, önümüzdeki yıllarda dış gezegen çalışmalarında devrim yaratacak. Yeni nesil teleskoplarla eşleştirildi - örneğin James Webb Uzay Teleskopu ve Transoplanet Anketi Uydusu Transit (TESS), yakın zamanda başlatıldı - gökbilimciler sadece dış gezegenlerin yolunda daha fazlasını keşfedecekler, aynı zamanda onları daha önce hiç olmadığı gibi karakterize edebilecekler.
