Studi tentang planet ekstrasurya telah meningkat pesat dalam beberapa tahun terakhir, sebagian besar berkat misi Kepler. Tetapi misi itu memiliki keterbatasan. Sulit bagi Kepler, dan teknologi lainnya, untuk mencitrakan daerah yang dekat dengan bintang-bintang mereka. Sekarang instrumen baru yang disebut coronagraph vortex, dipasang di Observatorium Keck Hawaii, memungkinkan para astronom untuk melihat cakram protoplanet yang berada sangat dekat dengan bintang-bintang yang mereka orbit.
Masalah dengan melihat cakram debu, dan bahkan planet, dekat dengan bintang-bintang mereka adalah bahwa bintang-bintang jauh lebih terang daripada benda-benda yang mengorbitnya. Bintang bisa milyaran kali lebih terang daripada planet di dekat mereka, sehingga hampir mustahil untuk melihatnya dalam cahaya. "Kekuatan pusaran terletak pada kemampuannya untuk membayangkan planet yang sangat dekat dengan bintang mereka, sesuatu yang belum dapat kita lakukan untuk planet yang mirip Bumi," kata Gene Serabyn dari Jet Propulsion Laboratory (JPL) NASA. "Coronagraph vortex mungkin menjadi kunci untuk mengambil gambar pertama dari titik biru pucat seperti milik kita."
"Kekuatan pusaran terletak pada kemampuannya untuk membayangkan planet yang sangat dekat dengan bintang mereka, sesuatu yang belum bisa kita lakukan untuk planet yang mirip Bumi." - Gene Serabyn, JPL.
"Vortex coronagraph memungkinkan kita mengintip ke daerah-daerah di sekitar bintang-bintang di mana planet raksasa seperti Jupiter dan Saturnus terbentuk," kata Dmitri Mawet, ilmuwan riset di Jet Propulsion Laboratory dan Caltech NASA, keduanya di Pasadena. “Sebelumnya, kami hanya bisa membayangkan raksasa gas yang dilahirkan lebih jauh. Dengan pusaran itu, kita akan dapat melihat planet-planet yang mengorbit sedekat bintang-bintang mereka seperti halnya Jupiter dengan matahari kita, atau sekitar dua atau tiga kali lebih dekat daripada yang mungkin terjadi sebelumnya. "
Alih-alih menutupi cahaya bintang, seperti metode lain untuk melihat exoplanet, vortex coronagraph mengarahkan cahaya menjauh dari detektor dengan menggabungkan gelombang cahaya dan membatalkannya. Karena tidak ada topeng gaib, coronagraph vortex dapat menangkap gambar daerah yang jauh lebih dekat dengan bintang daripada coronagraph lainnya. Dmitri Mawet, ilmuwan riset yang menemukan coronagraph baru, membandingkannya dengan mata badai.
"Instrumen ini disebut coronagraph vortex karena cahaya bintang berpusat pada singularitas optik, yang menciptakan lubang gelap di lokasi gambar bintang," kata Mawet. “Badai memiliki singularitas di pusat-pusat mereka di mana kecepatan angin turun ke nol - mata badai. Coronagraph vortex kami pada dasarnya adalah mata badai optik tempat kami mengirimkan cahaya bintang. "
Hasil dari coronagraph vortex disajikan dalam dua makalah (di sini dan di sini) yang diterbitkan di Astronomical Journal Januari 2017. Salah satu studi dipimpin oleh Gene Serabyn dari JPL, yang juga kepala proyek vortex Keck. Studi itu menghadirkan gambar langsung pertama HIP79124 B, katai coklat yang 23 AU dari bintangnya, di wilayah pembentuk bintang yang disebut Scorpius-Centaurus.
“Kemampuan untuk melihat sangat dekat dengan bintang juga memungkinkan kita untuk mencari planet di sekitar bintang yang lebih jauh, di mana planet dan bintang akan tampak lebih dekat bersama. Memiliki kemampuan untuk mensurvei bintang yang jauh untuk planet adalah penting untuk menangkap planet yang masih terbentuk, ”kata Serabyn.
"Memiliki kemampuan untuk mensurvei bintang yang jauh untuk planet adalah penting untuk menangkap planet yang masih terbentuk." - Gene Serabyn, JPL.
Yang kedua dari dua studi pusaran menyajikan gambar-gambar dari sebuah disk protoplanet di sekitar bintang muda HD141569A. Bintang itu sebenarnya memiliki tiga disk di sekitarnya, dan coronagraph mampu menangkap gambar cincin paling dalam. Menggabungkan data vortex dengan data dari misi Spitzer, WISE, dan Herschel menunjukkan bahwa bahan pembentuk planet dalam piringan itu terdiri dari butiran olivin ukuran kerikil. Olivin adalah salah satu silikat paling berlimpah di mantel Bumi.
"Tiga cincin di sekitar bintang muda ini bersarang seperti boneka Rusia dan mengalami perubahan dramatis yang mengingatkan pada pembentukan planet," kata Mawet. "Kami telah menunjukkan bahwa butiran silikat telah diaglomerasi menjadi kerikil, yang merupakan blok bangunan embrio planet."
Gambar dan studi ini hanyalah awal dari coronagraph vortex. Ini akan digunakan untuk melihat lebih banyak sistem planet muda. Secara khusus, ia akan melihat planet di dekat yang disebut 'garis beku' di tata surya lain. Ini adalah wilayah di sekitar sistem bintang yang cukup dingin untuk molekul seperti air, metana, dan karbon dioksida untuk mengembun menjadi butiran es yang padat. Pemikiran saat ini mengatakan bahwa garis beku adalah garis pemisah antara tempat terbentuknya planet berbatu dan planet gas. Para astronom berharap bahwa coronagraph dapat menjawab pertanyaan tentang Jupiters yang panas dan Neptunus yang panas.
Hot Jupiters dan Neptunes adalah planet gas besar yang ditemukan sangat dekat dengan bintang-bintang mereka. Para astronom ingin tahu apakah planet-planet ini terbentuk dekat dengan garis es kemudian bermigrasi ke dalam menuju bintang-bintang mereka, karena tidak mungkin bagi mereka untuk membentuk begitu dekat dengan bintang-bintang mereka. Pertanyaannya adalah, kekuatan apa yang menyebabkan mereka bermigrasi ke dalam? "Dengan sedikit keberuntungan, kita mungkin menangkap planet dalam proses migrasi melalui cakram pembentuk planet, dengan melihat benda-benda yang sangat muda ini," kata Mawet.
