Esta imagem mostra o disco empoeirado de material planetário ao redor da jovem estrela HD 141569, localizado a 380 anos-luz de distância da Terra. Crédito:NASA / JPL-Caltech
Um novo dispositivo no W.M. O Observatório Keck, no Havaí, entregou suas primeiras imagens, mostrando um anel de poeira formando planetas em torno de uma estrela, e separadamente, um legal, corpo como uma estrela, chamada de anã marrom, deitado perto de sua estrela companheira.
O dispositivo, chamado de coronógrafo de vórtice, foi instalado recentemente dentro do NIRC2 (Near Infrared Camera 2), a câmera de imagem infravermelha robusta em Keck. Ele tem o potencial de criar imagens de sistemas planetários e anãs marrons mais perto de suas estrelas hospedeiras do que qualquer outro instrumento no mundo.
"O coronógrafo do vórtice nos permite perscrutar as regiões ao redor das estrelas onde planetas gigantes como Júpiter e Saturno supostamente se formam, "disse Dmitri Mawet, cientista pesquisador do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA e Caltech, ambos em Pasadena. "Até agora, só conseguimos imaginar gigantes gasosos que nascem muito mais longe. Com o vórtice, seremos capazes de ver planetas orbitando tão perto de suas estrelas quanto Júpiter está do nosso sol, ou cerca de duas a três vezes mais perto do que era possível antes. "
Os novos resultados de vórtice são apresentados em dois artigos, ambos publicados na edição de janeiro de 2017 da Astronomical Journal . Um estudo, liderado por Gene Serabyn do JPL, a liderança geral do projeto vórtice Keck, apresenta a primeira imagem direta da anã marrom chamada HIP79124 B. Esta anã marrom está localizada a 23 unidades astronômicas de uma estrela (uma unidade astronômica é a distância entre o nosso sol e a Terra) em uma região de formação estelar próxima chamada Scorpius-Centaurus.
"A capacidade de ver muito perto de estrelas também nos permite pesquisar planetas ao redor de estrelas mais distantes, onde os planetas e estrelas apareceriam mais próximos. Ter a capacidade de pesquisar estrelas distantes em busca de planetas é importante para capturar planetas ainda em formação, "disse Serabyn. Ele também liderou uma equipe que testou um predecessor do dispositivo vórtice no Telescópio Hale no Observatório Palomar da Caltech, perto de San Diego. Em 2010, a equipe obteve imagens de alto contraste de três planetas orbitando nos confins distantes do sistema estelar chamado HR8799.
A máscara de vórtice mostrada à esquerda é feita de diamante sintético. A máscara tem 0,4 polegadas (1 centímetro) de diâmetro e 0,01 polegadas (0,3 milímetros) de espessura. O padrão gravado de ranhuras do vórtice é muito semelhante a um disco compacto, fazendo com que pareça uma versão em miniatura de um CD. A imagem à direita amplia o centro da máscara com um microscópio eletrônico de varredura. Esta visão revela a microestrutura da máscara, destacando suas ranhuras concêntricas, que têm uma espessura cerca de cem vezes menor que a de um fio de cabelo humano. Crédito:Universidade de Liège / Universidade de Uppsala
O segundo estudo de vórtice, liderado por Mawet, apresenta uma imagem do interior de três anéis de poeira, material de formação de planetas em torno da jovem estrela chamada HD141569A. Os resultados, quando combinado com dados infravermelhos das missões Spitzer e WISE da NASA, e a missão Herschel da Agência Espacial Europeia, revelam que o material de formação de planetas da estrela é feito de grãos de olivina do tamanho de seixos, um dos silicatos mais abundantes no manto da Terra. Os dados também mostram que a temperatura do anel mais interno fotografado pelo vórtice é de cerca de 280 graus Fahrenheit negativos (100 Kelvin, ou menos 173 graus Celsius), um pouco mais quente do que nosso cinturão de asteróides.
"Os três anéis em torno desta jovem estrela estão aninhados como bonecos russos e estão passando por mudanças dramáticas que lembram a formação planetária, "disse Mawet." Nós mostramos que os grãos de silicato se aglomeraram em seixos, que são os blocos de construção dos embriões do planeta. "
Sobre o coronógrafo do vórtice
O vórtice foi inventado em 2005 por Mawet enquanto ele estava na Universidade de Liege, na Bélgica. O coronógrafo do vórtice Keck foi construído por uma combinação da Universidade de Liege, Universidade de Uppsala na Suécia, JPL e Caltech.
As primeiras imagens científicas e resultados do instrumento vórtice demonstram sua capacidade de criar imagens de regiões formadoras de planetas escondidas sob o brilho das estrelas. As estrelas superam os planetas por um fator de alguns milhares a alguns bilhões, tornando a luz fraca dos planetas muito difícil de ver, especialmente para planetas que ficam perto de suas estrelas. Para lidar com este desafio, pesquisadores inventaram instrumentos chamados coronógrafos, que normalmente usam pequenas máscaras para bloquear a luz das estrelas, muito parecido com bloquear o sol forte com a mão ou o visor de um carro para ver melhor.
Esta imagem mostra a anã marrom HIP 79124 B, localizado 23 vezes mais longe de sua estrela hospedeira que a Terra está do sol. Crédito:NASA / JPL-Caltech
O que torna o coronógrafo de vórtice único é que ele não bloqueia a luz das estrelas com uma máscara, mas, em vez disso, redireciona a luz para longe dos detectores usando uma técnica na qual as ondas de luz são combinadas e canceladas. Porque o vórtice não requer uma máscara ocultadora, tem a vantagem de obter imagens de regiões mais próximas das estrelas do que outros coronógrafos. Mawet compara o processo ao olho de uma tempestade.
"O instrumento é chamado de coronógrafo de vórtice porque a luz das estrelas está centrada em uma singularidade óptica, que cria um buraco escuro no local da imagem da estrela, "disse Mawet." Furacões têm uma singularidade em seus centros onde a velocidade do vento cai para zero - o olho da tempestade. Nosso coronógrafo vórtice é basicamente o olho de uma tempestade óptica para onde enviamos a luz das estrelas. "
O que vem a seguir para o vórtice
No futuro, o vórtice vai olhar para muitos outros sistemas planetários jovens, em planetas específicos perto das "linhas de gelo, "que são a região em torno de uma estrela onde as temperaturas são frias o suficiente para moléculas voláteis, como água, metano e dióxido de carbono, para condensar em grãos sólidos de gelo. Acredita-se que a linha de gelo divida um sistema solar em regiões onde os planetas provavelmente se tornarão gigantes rochosos ou gasosos. Pesquisas da região da linha de geada pelo coronógrafo do vórtice ajudarão a responder os enigmas contínuos sobre uma classe de quente, planetas gigantes encontrados extremamente perto de suas estrelas - os "Júpiteres quentes, "e" Neptunes quentes ". Esses planetas se formaram primeiro perto da linha de gelo e migraram para dentro, ou eles se formaram ao lado de suas estrelas? "Com um pouco de sorte, podemos pegar planetas em processo de migração através do disco de formação de planetas, olhando para esses objetos muito jovens, "Mawet disse.
"O poder do vórtice está em sua capacidade de criar imagens de planetas muito próximos de sua estrela, algo que não podemos fazer por planetas como a Terra ainda, "disse Serabyn." O coronógrafo do vórtice pode ser a chave para tirar as primeiras imagens de um ponto azul claro como o nosso. "
