우리 태양계 너머의 행성을 찾아서 지난 수십 년 동안 수천 명의 후보자가 발견되었습니다. 이들 중 대부분은 슈퍼 주피터에서부터 해왕성 크기의 행성에 이르기까지 크기가 큰 가스 거인이었습니다. 그러나 몇몇은 또한 본질적으로“지구와 같은”것으로 판명되었으며, 이는 별들의 각각의 거주 가능 구역 내에서 바위와 궤도를 의미합니다.
불행히도, 천문학 자들은이 행성들을 직접 연구 할 수 없기 때문에 그들의 표면에서 어떤 조건이 어떤지 판단하는 것은 어렵다. 운 좋게도 UC Santa Barbara 물리학 자 Benjamin Mazin이 이끄는 국제 팀은 DARKNESS라는 새로운 도구를 개발했습니다. 세계에서 가장 크고 가장 정교한이 초전도 카메라는 천문학 자들이 근처의 별 주위의 행성을 탐지 할 수있게합니다.
“DARKNESS : 고 대비 천문학을위한 전자파 운동 유도 검출기 적분 필드 분광기”라는 제목의 장비를 자세히 설명하는 팀의 연구는 최근에 태평양 천문학 회의 간행물. 이 팀은 UCSB의 실험 물리학 학장 벤자민 마진 (Benjamin Mazin)이 이끌 었으며 NASA의 제트 추진 연구소, 캘리포니아 기술 연구소, Fermi National Accelerator Laboratory 및 여러 대학의 멤버도 포함합니다.
본질적으로 과학자들이 별에 의한 간섭 때문에 외계 행성을 직접 연구하는 것은 극히 어렵다. Mazin은 최근 UCSB 보도 자료에서 설명했듯이,“별이 지구보다 훨씬 밝고 지구가 별에 매우 가깝기 때문에 외계 행성의 사진을 찍는 것은 매우 어려운 일입니다.” 따라서 천문학 자들은 종종 행성 대기에서 반사되는 빛을 분석하여 성분을 결정할 수 없습니다.
이 연구는 행성이 잠재적으로 거주 할 수 있는지에 대한 추가적인 제약을 두는 데 도움이 될 것입니다. 현재 과학자들은 행성이 별과 크기, 질량 및 거리를 기반으로 생명을 지탱할 수 있는지 결정해야합니다. 또한 대기가 수소를 우주로 잃는 방법에 따라 지구 표면에 물이 존재하는지 여부를 결정하는 연구가 수행되었습니다.
DARK-speckle 근적외선 에너지 분해 초전도 분광 광도계 (일명 DARKNESS)는 최초의 10,000 픽셀 적분 필드 분광기로서이를 해결하려고합니다. 대형 망원경 및 적응 형 광학 장치와 함께 Microwave Kinetic Inductance Detectors를 사용하여 먼 별에서 나오는 빛을 신속하게 측정 한 다음 신호를 고무 거울로 다시 전송하여 초당 2,000 회 새로운 모양을 형성 할 수 있습니다.
MKID는 천문학 자들이 개별 광자의 에너지와 도달 시간을 결정할 수있게하며, 이것은 행성을 산란되거나 굴절 된 빛과 구별 할 때 중요합니다. 이 프로세스는 또한 다른 장비의 주요 오류 원인 인 읽기 잡음과 암전류를 제거하고 별빛을 억제하여 대기 왜곡을 제거합니다.
Mazin과 그의 동료들은 UCSB 물리학과의 Mazin Lab을 통해 수년간 MKID 기술을 연구 해 왔습니다. Mazin이 설명했듯이 :
“이 기술은 대비 층을 낮추어 희미한 행성을 탐지 할 수 있습니다. 우리는 광자 노이즈 한계에 접근하여 10에 가까운 명암비를 제공합니다.-8별보다 1 억 배 더 희미한 행성을 볼 수 있습니다. 이러한 대비 수준에서 일부 행성은 반사 된 빛으로 볼 수 있으며 완전히 새로운 행성 영역을 탐험 할 수 있습니다. 정말 흥미로운 점은 이것이 차세대 망원경을위한 기술 패스 파인더라는 것입니다.”
DARKNESS는 현재 캘리포니아 샌디에고 근처의 팔로마 천문대 (Palomar Observatory)에서 200 인치 헤일 망원경으로 작동하고 있으며, PALM-3000 극도의 적응 광학 시스템과 스텔라 더블 코로나 그래프의 일부입니다. 지난 1 년 반 동안이 팀은 DARKNESS 카메라로 4 회의 실행을 수행하여 대비 비율을 테스트하고 제대로 작동하는지 확인했습니다.
5 월에는 팀이 돌아와 주변 행성에 대한 더 많은 데이터를 수집하고 진행 상황을 보여줄 것입니다. 모든 것이 잘 진행된다면 DARKNESS는 최근 몇 년 동안 많은 바위 같은 행성들이 발견 된 인근 M 형 (붉은 왜성) 별 주위의 행성을 이미지하도록 설계된 많은 카메라 중 첫 번째 카메라가 될 것입니다. 가장 주목할만한 예는 가장 가까운 별 시스템을 우리 자신의 궤도로 돌리는 Proxima b입니다 (Proxima Centauri, 약 4.25 광년 떨어져 있습니다).
"우리의 희망은 언젠가 하와이 또는 라 팔마 섬에 Mauna Kea를 위해 계획된 30 미터 망원경을위한 계기를 만들 수 있기를 희망합니다." “그 덕분에 우리는 가까운 저 질량 별의 거주 지역에서 행성 사진을 찍고 대기에서 생명을 찾을 수있을 것입니다. 이것이 장기적인 목표이며이를 향한 중요한 단계입니다.”
근처의 암석 행성에 대한 연구 외에도이 기술은 천문학 자들이 펄서를 자세히 조사하고 수십억 개의 은하의 적색 편이를 결정함으로써 우주가 얼마나 빨리 확장되고 있는지를보다 정확하게 측정 할 수있게합니다. 이것은 시간이 지남에 따라 우리의 우주가 어떻게 진화했는지, 그리고 다크 에너지의 역할에 대한 더 자세한 연구를 가능하게합니다.
NASA가 제안한 스타 셰이드 우주선 및 스탠포드의 mDot 오 컬터와 같은 기술 및 기타 기술은 향후 몇 년 동안 외계 행성 연구에 혁명을 일으킬 것입니다. 다음과 같은 차세대 망원경과 페어링 제임스 웹 우주 망원경 그리고 외계 행성 측량 위성 통과 최근에 시작된 (TESS) – 천문학 자들은 외계 행성에서 더 많은 것을 발견 할 수있을뿐만 아니라 이전과는 다른 방식으로 그것들을 특성화 할 수있을 것입니다.
