Za 27 planeta izvan Sunčeva sustava astronomi već znaju da postoje. Sada su ih izdvojili kao obećavajuće mete za drukčiju vrstu observacija: snimanje svjetlosti njihovih zvijezda koja se odbija od planetarnih atmosfera. Takav bi posao trebao preuzeti koronagraf planiranog privatno financiranog svemirskog teleskopa Lazuli.
Popis su sastavili Logan A. Pearce sa Sveučilišta Michigan i Ewan Douglas sa Sveučilišta Arizona. U svom radu procjenjuju koje bi poznate planete Lazuli mogao snimiti, uzimajući u obzir očekivane mogućnosti instrumenta. Rad još nije objavljen u znanstvenom časopisu. Među odabranim su ciljevima pretežno plinoviti divovi, a ne novootkriveni planeti nalik Zemlji.
Takve bi snimke omogućile proučavanje oblaka, izmaglica i sastava atmosfera planeta koje poznajemo iz drugih vrsta mjerenja. No prije toga treba riješiti dva povezana problema: potisnuti mnogo sjajniju zvijezdu i znati gdje će se slabašni planet nalaziti tijekom observacije.
Svjetlost koju planet odražava
Izravne snimke egzoplaneta dosad su se uglavnom oslanjale na njihovo toplinsko zračenje. Planeti koji su nastali relativno nedavno još otpuštaju toplinu i lakše se izdvajaju u infracrvenom području. Kako se hlade, taj signal slabi, pa ih je sve teže tako snimiti.
Reflektirana zvjezdana svjetlost nudi drugi način. Njezin sjaj ne ovisi izravno o tome koliko se planet ohladio od nastanka. Važno je koliko svjetlosti dobiva od zvijezde, koliko je odražava i koliki dio njegove osvijetljene strane vidimo. Time bi se izravne observacije mogle proširiti na hladnije planete i starije sustave.
Lazuli je zamišljen kao opservatorij s glavnim zrcalom promjera oko tri metra, u sklopu sustava opservatorija Erica i Wendy Schmidt. Njegov instrument ExtraSolar Coronagraph, skraćeno ESC, trebao bi potiskivati zvjezdanu svjetlost kako bi se uz nju mogao izdvojiti slabiji signal planeta. Koronagraf ne pojačava svjetlost planeta, nego potiskuje sjaj zvijezde koji ga zaklanja.
O financiranju i zamisli teleskopa Lazuli već se pisalo pri predstavljanju misije. Novi rad prelazi na konkretnije pitanje: koje bi planete trebalo promatrati kada instrument bude spreman.
Nije dovoljno da je planet velik
Autori su krenuli od poznatih egzoplaneta u NASA-inu arhivu te usporedili sjaj njihovih zvijezda, podatke o putanjama i očekivani odnos sjaja planeta i zvijezde. Planet mora biti dovoljno odmaknut od zvijezde na nebu da bi ga instrument razlučio, ali i unutar područja u kojem koronagraf može učinkovito potisnuti zvjezdanu svjetlost.
Za svaki su kandidat ispitivali koliko se dugo tijekom obilaska zvijezde nalazi u povoljnom položaju. Budući da nije poznato koliko će njegove atmosferske čestice odbijati svjetlost, računali su s različitim pretpostavkama o reflektivnosti. Mijenjali su i nagib putanje ondje gdje nije dobro izmjeren.
Među izdvojenim su ciljevima 14 Herculis b i Beta Pictoris b. Potonji je već izravno snimljen u toplinskom zračenju, pa bi observacije reflektirane svjetlosti donijele dopunske podatke o istom planetu. Dio popisa posebno je zanimljiv za kraće, plavije valne duljine, na kojima bi se mogao prepoznati utjecaj atmosferskih izmaglica.
Predložena lista nije konačan program niti jamstvo da će svih 27 planeta biti snimljeno. Ovisi o konačnoj izvedbi instrumenta, stvarnim svojstvima atmosfera i preciznosti podataka o putanjama. Neki su ciljevi dostupni tek ako instrument dosegne ambicioznije mogućnosti razmatrane u radu.
Planet se za vrijeme snimanja može pomaknuti
Za prikupljanje dovoljno reflektirane svjetlosti mogle bi biti potrebne desetine ili stotine sati. Tijekom toliko dugog snimanja planet ne miruje. Njegov se signal može razmazati po snimci ili se može pomaknuti iz područja u kojem ga je moguće izdvojiti.
Precizno poznavanje putanje omogućuje odabir trenutka observacije i pravilno spajanje kraćih snimaka uz uračunavanje gibanja planeta. Autori ističu da njihova početna analiza još ne obuhvaća sve učinke dugog vremena snimanja.
Čak ni uspješno izdvojen sjaj ne mora imati jednoznačno objašnjenje. Prstenovi ili mjeseci, ako postoje uz promatrani planet, mogu pridonijeti svjetlosti koju instrument ne razlučuje zasebno. Njihov bi se doprinos mogao zamijeniti za svojstvo samog planeta ili njegove atmosfere.
Pearce i Douglas predlažu dodatna mjerenja putanja prije buduće kampanje. Kombinacija astrometrije, koja prati sitne pomake zvijezde na nebu, i mjerenja njezina gibanja prema nama ili od nas trebala bi suziti područje u kojem treba tražiti planet. Što je njegov položaj bolje poznat, to je manja mogućnost da dragocjeni sati snimanja budu potrošeni na pogrešno mjesto.
