Екзопланети в поляризованому світлі

Поляризоване світло — світло в стані, коли одні напрямки коливань його електричного вектора переважають над іншими в площині, нормальній до напрямку розповсюдження світлової хвилі.

Астрономи знають, що планети навколо інших зірок за межами Сонячної системи - звичайне явище.
Але ці планети дуже важко побачити і ще важче вивчати.
На щастя, є хитрий трюк, який допомагає відокремити слабке світіння планети від сліпучого сяйва її батьківської зірки: використання поляризації світла, відбитого від планети.
Цей метод дозволить майбутнім приладів на Дуже Великому Телескопі ESO в Чилі і Європейському Надзвичайно Великому Телескопі бачити невидимі в іншому випадку планети і навіть шукати ознаки життя за межами Сонячної системи.
Це ESOcast!
Передова наука і життя за лаштунками ESO, Європейської Південної Обсерваторії.
Вивчення остаточної кордону з нашим провідним лікарем J, a.k.a. доктором Джо Ліске.
У цьому епізоді ESOcast ми поговоримо про дуже специфічну особливість світла і про те, як ми можемо використовувати її для виявлення планет навколо інших зірок.
І ми поговоримо про новий потужний інструмент, який буде використовувати цю функцію: шукач планети СФЕРА, який буде встановлений на Дуже Великому Телескопі ESO на початку 2014 року.
Світло - це електромагнітна хвиля.
Зазвичай площину, яка містить світлову хвилю, може бути в будь-якому напрямку, але іноді один напрямок більш імовірно, ніж інші, і кажуть, що світло поляризоване.
Кілька телескопів ESO можуть виміряти цю поляризацію, пропонуючи захоплюючі можливості знаходити і вивчати віддалені об'єкти, в тому числі планети навколо зірок-господарів.
Візьми будь-яку зірку в небі.
Швидше за все, ця зірка містить кілька планет.
Одна з цих планет може бути навіть схожа на Землю.
Але ці планети дуже важко побачити в яскравому світлі від яскравої зорі, оскільки вони більш ніж в мільярд разів слабкіше.
На щастя, ми можемо використовувати поляризацію, щоб допомогти нам виділити дуже слабке світло планети зі сліпучого світла її батьківської зірки.
То як же це працює?
У багатьох випадках світло, який ми отримуємо від планети, фактично є відбитим зоряним світлом, який розсіюється в атмосфері планети.
Процес розсіювання виробляє поляризоване світло точно так же, як світло, який ми отримуємо від блакитного неба тут, на Землі.
Річ у тім, що ми можемо виявити цю поляризацію, тобто переважне вирівнювання світла, викликане розсіюванням в атмосфері планети, використовуючи сучасне обладнання на великих телескопах.
Такий інструмент, званий СФЕРА, був побудований і буде встановлений на Дуже Великий телескоп ESO у 2014 році.
СФЕРА робитиме знімки екзопланет.
Він поєднуватиме поляриметрії з іншими методами, щоб придушити пригнічує світло від зірки і дозволити дуже слабкого світла від будь-яких планет, що обертаються навколо цієї зірки, бути підібраним і вивченим.
Перша вимога полягає в тому, щоб мати великий телескоп, такий як VLT, здатний - в принципі - робити досить чіткі знімки, щоб дозволити нам виявити будь-які планети поруч із зіркою.
Але атмосфера Землі розмиває зображення, тому нам також потрібна розумна оптична система - адаптивна оптика - щоб максимально усунути цей ефект розмиття і об'єднати більшу частину зоряного світла в одну яскраву крапку.
Центр цієї яскравої точки потім блокується шляхом введення маски в промінь світла, щоб уникнути загасання прилеглих об'єктів.
Але навіть після всіх цих хитрощів гало зоряного світла залишається - набагато яскравіше, ніж планети, які ми шукаємо.
Однак цей ореол неполяризована, тоді як світло від планет, як правило, поляризований.
Новий інструмент SPHERE зможе вловлювати слабкий сигнал планети від поляризованого світла від неполяризованого зоряного гало.
Цей трюк - поряд з кількома іншими - допоможе СФЕРІ сфотографувати планети, схожі на Юпітер, навколо інших зірок.
Проте, ми не просто хочемо сфотографувати великі екзопланети, ми також хочемо дістатися до невеликих кам'янистих планет, розташованих поруч з їх батьківськими зірками.
Але для цього нам знадобиться НАБАГАТО більший телескоп, який збирає набагато більше світла і забезпечує ще більш чіткі зображення: 39-метровий Європейський екстремально великий телескоп, або E-ELT.
Цей гігантський телескоп буде оснащений сканерами екзопланет наступного покоління.
Вони будуть використовувати всі ті ж методи, що і СФЕРА, але перенести їх на наступний рівень.
Використовуючи поляриметрії, а також інші методи, астрономи зможуть отримувати зображення кам'янистих планет в жилих зонах навколо сусідніх зірок.
Поляризований сигнал може також дати астрономам життєво важливі підказки про те, чи є на планеті океани і хмари рідкої води.А для більш великих планет, подібних до Юпітера, повинна бути можливість вивчити світло досить докладно, щоб ми могли реально побачити, як виглядає планета.
Кінцева мета полягає в тому, щоб одного разу визначити ознаки життя у світах за межами Сонячної системи, знайшовши свідчення кисню або типову зелену характеристику рослинності.
Дивлячись на екзопланети в поляризованому світлі, цілком може виявитися ключем до того, щоб дати нам найперші ознаки позаземного життя.