Perburuan planet di luar Tata Surya kita telah mengarah pada penemuan ribuan kandidat dalam beberapa dekade terakhir. Sebagian besar dari mereka adalah raksasa gas yang berkisar dari Super-Jupiters hingga planet seukuran Neptunus. Namun, beberapa juga telah ditentukan sebagai "mirip Bumi" di alam, yang berarti bahwa mereka berbatu dan mengorbit dalam zona layak huni masing-masing bintang mereka.
Sayangnya, menentukan seperti apa kondisi di permukaan mereka sulit, karena para astronom tidak dapat mempelajari planet-planet ini secara langsung. Untungnya, tim internasional yang dipimpin oleh fisikawan UC Santa Barbara Benjamin Mazin telah mengembangkan instrumen baru yang dikenal sebagai DARKNESS. Kamera superkonduktor ini, yang terbesar dan tercanggih di dunia, akan memungkinkan para astronom mendeteksi planet di sekitar bintang-bintang terdekat.
Studi tim yang merinci instrumen mereka, berjudul "DARKNESS: Detektor Induktansi Kinetik Microwave Integral Spektrograf Lapangan untuk Astronomi Kontras Tinggi", baru-baru ini muncul di Publikasi Masyarakat Astronomi Pasifik. Tim ini dipimpin oleh Benjamin Mazin, Ketua Terburuk dalam Fisika Eksperimental di UCSB, dan juga termasuk anggota dari Jet Propulsion Laboratory NASA, California Institute of Technology, Fermi National Accelerator Laboratory, dan beberapa universitas.
Pada dasarnya, sangat sulit bagi para ilmuwan untuk mempelajari planet ekstrasurya secara langsung karena gangguan yang disebabkan oleh bintang mereka. Seperti yang dijelaskan Mazin dalam siaran pers UCSB baru-baru ini, "Mengambil gambar sebuah planet ekstrasurya sangat menantang karena bintangnya jauh lebih terang daripada planet ini, dan planet ini sangat dekat dengan bintang itu." Karena itu, para astronom sering tidak dapat menganalisis cahaya yang dipantulkan dari atmosfer planet untuk menentukan komposisinya.
Studi-studi ini akan membantu menempatkan kendala tambahan pada apakah suatu planet berpotensi dihuni atau tidak. Saat ini, para ilmuwan dipaksa untuk menentukan apakah sebuah planet dapat mendukung kehidupan berdasarkan ukuran, massa, dan jarak dari bintangnya. Selain itu, penelitian telah dilakukan yang telah menentukan apakah air ada di permukaan planet berdasarkan pada bagaimana atmosfernya kehilangan hidrogen ke ruang angkasa.
Spektel Dark-Near-infrared Energy-superchonducting Spectrophotometer (alias. DARKNESS), spektograf lapangan integral 10.000-piksel pertama, berupaya untuk memperbaikinya. Dalam hubungannya dengan teleskop besar dan optik adaptif, ia menggunakan Detektor Induktansi Kinetik Microwave untuk dengan cepat mengukur cahaya yang berasal dari bintang yang jauh, kemudian mengirimkan sinyal kembali ke cermin karet yang dapat membentuk bentuk baru 2.000 kali per detik.
MKID memungkinkan para astronom menentukan energi dan waktu kedatangan masing-masing foton, yang penting dalam hal membedakan sebuah planet dari cahaya yang tersebar atau terbiaskan. Proses ini juga menghilangkan noise baca dan arus gelap - sumber kesalahan utama pada instrumen lain - dan membersihkan distorsi atmosfer dengan menekan cahaya bintang.
Mazin dan rekan-rekannya telah menjelajahi teknologi MKID selama bertahun-tahun melalui Lab Mazin, yang merupakan bagian dari Departemen Fisika UCSB. Seperti yang dijelaskan Mazin:
“Teknologi ini akan menurunkan kontras lantai sehingga kita dapat mendeteksi planet yang lebih redup. Kami berharap untuk mendekati batas kebisingan foton, yang akan memberi kami rasio kontras mendekati 10-8, memungkinkan kita untuk melihat planet 100 juta kali lebih redup daripada bintang. Pada tingkat kontras itu, kita dapat melihat beberapa planet dalam cahaya yang dipantulkan, yang membuka domain baru dari planet-planet untuk dijelajahi. Hal yang sangat menarik adalah bahwa ini adalah jalur teknologi untuk generasi teleskop berikutnya. ”
DARKNESS sekarang beroperasi pada 200-Hale Telescope di Palomar Observatory dekat San Diego, California, di mana ia merupakan bagian dari sistem optik adaptif ekstrim PALM-3000 dan Stellar Double Coronagraph. Selama satu setengah tahun terakhir, tim telah melakukan empat kali lari dengan kamera DARKNESS untuk menguji rasio kontrasnya dan memastikannya bekerja dengan baik.
Pada bulan Mei, tim akan kembali untuk mengumpulkan lebih banyak data di planet-planet terdekat dan menunjukkan kemajuan mereka. Jika semuanya berjalan dengan baik, DARKNESS akan menjadi yang pertama dari banyak kamera yang dirancang untuk gambar planet di sekitar bintang tipe-M (kurcaci merah) terdekat, di mana banyak planet berbatu telah ditemukan dalam beberapa tahun terakhir. Contoh yang paling menonjol adalah Proxima b, yang mengorbit sistem bintang terdekat dengan kita (Proxima Centauri, sekitar 4,25 tahun cahaya).
"Harapan kami adalah bahwa suatu hari kita akan dapat membangun instrumen untuk Thirty Meter Telescope yang direncanakan untuk Mauna Kea di pulau Hawaii atau La Palma," kata Mazin. “Dengan itu, kita akan dapat mengambil gambar planet di zona layak huni dari bintang bermassa rendah terdekat dan mencari kehidupan di atmosfer mereka. Itu tujuan jangka panjang dan ini adalah langkah penting menuju itu. "
Selain mempelajari planet berbatu di dekatnya, teknologi ini juga akan memungkinkan para astronom untuk mempelajari pulsar secara lebih rinci dan menentukan pergeseran merah miliaran galaksi, memungkinkan pengukuran yang lebih akurat tentang seberapa cepat alam semesta berkembang. Ini, pada gilirannya, akan memungkinkan untuk studi yang lebih rinci tentang bagaimana Semesta kita telah berevolusi dari waktu ke waktu dan peran yang dimainkan oleh Energi Gelap.
Teknologi ini dan lainnya, seperti pesawat ruang angkasa Starshade yang diusulkan NASA dan mDot occulter Stanford, akan merevolusi studi planet ekstrasurya di tahun-tahun mendatang. Dipasangkan dengan teleskop generasi berikutnya - seperti James Webb Space Telescope dan Satelit Transit Planet Satelit Transit (TESS), yang baru-baru ini diluncurkan - para astronom tidak hanya akan dapat menemukan lebih banyak dengan cara exoplanet, tetapi akan dapat mengkarakterisasi mereka tidak seperti sebelumnya.
