Novi opažački program na teleskopu Subaru na Havajima donio je prva velika otkrića: golemi planet i smeđi patuljak u orbitama oko dviju udaljenih zvijezda. Program OASIS (Observing Accelerators with SCExAO Imaging Survey) osmišljen je tako da spaja precizna svemirska mjerenja i izravno snimanje sa Zemlje, kako bi pronašao pratitelje zvijezda koji se inače gube u njihovu sjaju. Ta će otkrića poslužiti i kao ključni ispitni poligon za tehnologije namijenjene budućem snimanju planeta nalik Zemlji.
Kako Gaia i Subaru “love” skrivene pratitelje
Danas se izravnim snimanjem može vidjeti tek mali dio egzoplaneta. Procjene pokazuju da samo oko 1 % zvijezda ima dovoljno masivne planete i smeđe patuljke koji su dovoljno sjajni i dovoljno udaljeni od zvijezde da ih suvremeni teleskopi mogu izravno razlučiti. Čak i u mladim sustavima, gdje ti objekti još zrače toplinu nedavne formacije pa su sjajniji nego što će biti kasnije, oni su i dalje višestruko bljeđi od svojih zvijezda i lako nestaju u zvjezdanom blještavilu. Za astronome je zato ključno pitanje bilo gdje, u tolikom broju zvijezda, uopće tražiti takve pratitelje.
Program OASIS, pod vodstvom glavnog istraživača Thaynea Currieja i zamjenika Masayukija Kuzuhare, usmjeren je upravo na pronalaženje takvih sustava. U tu svrhu koristi se najpreciznijim astrometrijskim mjerenjima Europske svemirske agencije s misija Hipparcos i Gaia, koja otkrivaju zvijezde čije kretanje pokazuje blage, ali mjerljive nepravilnosti. Takvi poremećaji obično upućuju na gravitacijski utjecaj nevidljivog pratitelja, zbog čega te zvijezde postaju najizgledniji kandidati za detaljna opažanja teleskopom Subaru.
Zvijezde koje pokazuju takvo ponašanje postaju prioritetne mete za opažanja teleskopom Subaru. Tada na scenu stupa sustav Subaru Coronagraphic Extreme Adaptive Optics (SCExAO), kombinacija napredne adaptivne optike i koronografa. Adaptivna optika u stvarnom vremenu ispravlja atmosfersko titranje slike, dok koronograf potiskuje sjaj zvijezde kako bi se u prvom planu istaknuli mnogo bljeđi objekti u njezinoj blizini. Tek s tom razinom optičke kontrole moguće je izravno snimiti planete i smeđe patuljke u bliskom kutnom razmaku od zvijezde.
Prvi planet otkriven u sklopu programa, HIP 54515 b, nalazi se u zviježđu Lava (Leo), oko zvijezde udaljene 271 svjetlosnu godinu. Procjenjuje se da ima gotovo 18 puta veću masu od Jupitera, što ga smješta u gornji raspon masa plinovitih divova, na granici prema smeđim patuljcima. Oko svoje zvijezde kruži na udaljenosti sličnoj udaljenosti Neptuna od Sunca, dakle daleko u vanjskom dijelu sustava. Ipak, iz naše perspektive zvijezda i planet na nebu izgledaju iznimno blizu, u razmaku koji odgovara veličini sitnog predmeta promatranog sa stotinjak kilometara udaljenosti. Sustav SCExAO omogućio je dovoljno oštru i stabilnu sliku da se planet izdvoji iz sjaja zvijezde.
Drugi otkriveni objekt, HIP 71618 B, smeđi je patuljak mase oko 60 Jupiterovih masa. Nalazi se u zviježđu Volara (Bootes), na udaljenosti od 169 svjetlosnih godina. Smeđi patuljci nastaju slično kao zvijezde, iz nakupina plina koje gravitacija postupno oblikuje u kompaktan objekt, ali nikada ne postignu masu potrebnu da bi pokrenuli dugotrajnu nuklearnu fuziju. Zbog toga zauzimaju prijelazno mjesto između najmasivnijih planeta i najmanjih zvijezda.
Smeđi patuljak kao idealan test za teleskop Roman
Objekt HIP 71618 B posebno je važan jer gotovo savršeno odgovara onome što traži NASA-in budući svemirski teleskop Nancy Grace Roman. Taj će opservatorij provesti demonstraciju nove tehnologije kojom se ispituju napredni koronografski sustavi, ključni za izravno snimanje planeta nalik Zemlji u orbitama oko drugih zvijezda. Takvi su planeti u vidljivom i bliskom infracrvenom području i do deset milijardi puta bljeđi od svojih zvijezda, što razdvajanje njihova slabog sjaja od zvjezdanog čini jednim od najtežih izazova suvremene astronomije.
Za ovakva ispitivanja potreban je sustav koji ispunjava vrlo stroge uvjete. Zvijezda mora biti dovoljno sjajna, pratitelj dovoljno slab u odnosu na nju, a njihova međusobna udaljenost na nebu mora odgovarati optičkom dizajnu i radnim valnim duljinama koronografa. Prije otkrića HIP 71618 B astronomi nisu imali potvrđen cilj koji bi zadovoljio sve te kriterije u isto vrijeme.
U tom se smislu HIP 71618 B pokazao iznimno vrijednim. Matična zvijezda dovoljno je sjajna da predstavlja realan izazov za instrument, a smeđi patuljak nalazi se u kutnom razmaku koji odgovara zahtjevima teleskopa.
Na valnim duljinama na kojima će raditi koronograf teleskopa Nancy Grace Roman pratitelj će biti dovoljno slab u odnosu na zvijezdu da se mogu ispitati algoritmi i optički sustavi namijenjeni potiskivanju zvjezdanog sjaja i pouzdanoj rekonstrukciji vrlo slabih objekata u neposrednoj blizini.
Time sustav HIP 71618 postaje idealan pokusni teren za tehnologije koje bi u budućnosti trebale omogućiti izravno snimanje manjih, stjenovitih planeta u nastanjivim zonama.
Uloga Subarua u eri novih teleskopa
Prvi rezultati programa OASIS jasno pokazuju koliko je snažna kombinacija svemirske astrometrije i izravnog snimanja sa Zemlje. Precizno praćenje gibanja zvijezda misijama Hipparcos i Gaia omogućuje da se iz ogromnog broja zvijezda izdvoje one za koje postoji sumnja na skrivene pratitelje. Teleskop Subaru potom preuzima ulogu “povećala” koje tim kandidatima prilazi s najvišom mogućom prostornom razlučivošću i naprednim optičkim tehnikama.
Takav raspored uloga ne donosi samo nova otkrića masivnih planeta i smeđih patuljaka, nego i gradi most prema sljedećoj generaciji instrumenata. Sustavi poput HIP 54515 b i HIP 71618 B pružaju uvid u rani razvoj i raspodjelu masa u planetarnim sustavima, ali i služe kao ključni koraci u pripremi za opažanja znatno težih ciljeva, poput otkrivanja i snimanja planeta nalik Zemlji.
Sve to potvrđuje da će teleskop Subaru, unatoč skorom dolasku novih velikih opservatorija, i dalje imati važnu ulogu u svjetskoj astronomiji. Uspješno povezivanje preciznih svemirskih podataka i vrhunske optike sa Zemlje pokazuje na koji način se može proširiti popis poznatih egzoplaneta i smeđih patuljaka, ali i otvoriti put prema prvim izravnim snimkama planeta sličnih Zemlji u drugim sustavima
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
