המצוד אחר כוכבי לכת מעבר למערכת השמש שלנו הוביל לגילוי של אלפי מועמדים בעשורים האחרונים. רוב אלה היו ענקי גז שנעים בגודלם בין היותם סופר-צדקנים ועד כוכבי לכת בגודל נפטון. עם זאת, חלקם נקבעו גם כטבעם "דמוי אדמה", כלומר הם סלעיים ומסלולי מסלול באזורי המגורים שלהם.
לרוע המזל, קשה לקבוע כיצד התנאים עשויים להיות על פני השטח שלהם, מכיוון שאסטרונומים אינם מסוגלים ללמוד ישירות את כוכבי הלכת הללו. למרבה המזל, צוות בינלאומי בהנהגת הפיזיקאי UC סנטה ברברה בנימין מאזין פיתח מכשיר חדש המכונה DARKNESS. מצלמה מוליכת-על זו, שהיא הגדולה והמתוחכמת בעולם, תאפשר לאסטרונומים לאתר כוכבי לכת סביב כוכבים סמוכים.
המחקר של הצוות המפרט את הכלי שלהם, שכותרתו "DARKNESS: A Inductance Microbiotical Detector גלאי אינטגרציה שדה אינטגרלי לאסטרונומיה בעלת ניגודיות גבוהה", הופיע לאחרונה ב פרסומי אגודת האסטרונומיה של האוקיאנוס השקט. את הצוות הוביל בנימין מאזין, הכיסא הגרוע ביותר בפיזיקה ניסיונית ב- UCSB, וכולל גם חברים ממעבדת ההנעה סילונית של נאס"א, המכון הטכנולוגי בקליפורניה, מעבדת המאיץ הלאומי של פרמי, ואוניברסיטאות מרובות.
בעיקרו של דבר, קשה מאוד למדענים ללמוד ישירות exoplanets בגלל ההפרעה שגורם הכוכבים שלהם. כפי שהסביר מאזין בהודעה לעיתונות UCSB שהתפרסמה לאחרונה, "לצלם תמונה של אקסופלאנט זה מאתגר ביותר מכיוון שהכוכב בהיר בהרבה מכוכב הלכת, וכוכב הלכת קרוב מאוד לכוכב." ככאלה, אסטרונומים בדרך כלל אינם מסוגלים לנתח את האור המוחזר באטמוספירה של כוכב לכת כדי לקבוע את הרכבו.
מחקרים אלה יעזרו להציב אילוצים נוספים בשאלה אם כוכב לכת יכול להיות ראוי למגורים. נכון לעכשיו מדענים נאלצים לקבוע אם כוכב לכת יכול לתמוך בחיים על בסיס גודלו, מסתו והמרחק מכוכבו. בנוסף, נערכו מחקרים שקבעו אם קיימים מים על פני כדור הארץ או לא על סמך האווירה שהאווירה שלהם מאבדת מימן לחלל.
הספקטרופוטומטר-מוליך-סופר-מוליך-אנרגיה כמעט-אינפרא-אדום (aka. DARKNESS), ספקטרוגרף השדה האינטגרלי הראשון של 10,000 פיקסלים, מבקש לתקן זאת. בשילוב עם טלסקופ גדול ואופטיקה אדפטיבית, הוא משתמש בגלאי השראות מיקרוגל קינטיים כדי למדוד במהירות את האור שמגיע מכוכב רחוק ואז שולח אות חזרה למראה גומי שיכולה להיווצר לצורה חדשה 2,000 פעם בשנייה.
MKIDs מאפשרים לאסטרונומים לקבוע את האנרגיה וזמן ההגעה של פוטונים בודדים, וזה חשוב בכל מה שקשור להבחנה בין כוכב לכת לבין אור מפוזר או שבור. תהליך זה מבטל גם רעש קריאה וזרם כהה - מקורות הטעות העיקריים במכשירים אחרים - ומנקה את העיוות האטמוספרי על ידי דיכוי אור הכוכבים.
מאזין ועמיתיו בוחנים את טכנולוגיות ה- MKID מזה שנים באמצעות מעבדת מזין, שהיא חלק מהמחלקה לפיזיקה של UCSB. כפי שהסביר מזין:
"טכנולוגיה זו תנמיך את רצפת הניגודיות כך שנוכל לזהות כוכבי לכת חלשים יותר. אנו מקווים להתקרב למגבלת רעש הפוטון, שתעניק לנו יחסי ניגודיות קרוב ל -10-8, ומאפשרים לנו לראות כוכבי לכת חלשים פי מאה מיליון מהכוכב. ברמות ניגודיות אלה, אנו יכולים לראות כמה כוכבי לכת באור משתקף, אשר פותח תחום חדש לגמרי של כוכבי לכת לסקר. הדבר המרגש באמת הוא שמדובר בדרכי דרך טכנולוגיות עבור הדור הבא של הטלסקופים. "
DARKNESS פועל כעת בטלסקופ הייל בגודל 200 אינץ 'במצפה הכוכבים פאלומר ליד סן דייגו בקליפורניה, שם הוא מהווה חלק ממערכת האופטיקה ההסתגלותית הקיצונית PALM-3000 ומערכת הכוכבים הכפולה של הכוכבים. במהלך השנה וחצי האחרונות, הקבוצה ערכה ארבע ריצות עם מצלמת DARKNESS כדי לבדוק את יחס הניגודיות שלה ולוודא שהיא פועלת כראוי.
בחודש מאי הצוות יחזור לאסוף נתונים נוספים על כוכבי הלכת הסמוכים ולהדגים את התקדמותם. אם הכל יתנהל כשורה, DARKNESS תהפוך לראשונה מבין מצלמות רבות שתוכננו לצלם כוכבי לכת סביב כוכבי M (גמד אדום) סמוכים, שם התגלו כוכבי לכת סלעיים רבים בשנים האחרונות. הדוגמה הבולטת ביותר היא פרוקסימה ב ', המקיפה את מערכת הכוכבים הקרובה ביותר משלנו (פרוקסימה סנטאורי, במרחק של כ- 4.25 שנות אור משם).
"התקווה שלנו היא שיום אחד נוכל לבנות מכשיר לטלסקופ השלושים מטר שתוכנן עבור מאונה קאה באי הוואי או לה פלמה", אמר מאזין. "עם זה, נוכל לצלם תמונות של כוכבי לכת באזורים המיושבים בכוכבים הנמוכים בסמוך ולחפש את החיים בסביבתם. זו המטרה לטווח הרחוק וזה צעד חשוב לזה. "
בנוסף למחקר על כוכבי לכת סלעיים סמוכים, טכנולוגיה זו תאפשר גם לאסטרונומים ללמוד פולסים בפירוט רב יותר ולקבוע את ההיסטה האדומה של מיליארדי הגלקסיות, ותאפשר מדידות מדויקות יותר של מהירות היקום מתרחב. זה, בתורו, יאפשר מחקרים מפורטים יותר כיצד התפתח היקום שלנו לאורך זמן ואת התפקיד שמילאה האנרגיה האפלה.
טכנולוגיות אלה ואחרות, כגון חללית Starshade המוצעת על ידי נאס"א ותבנית mDot של סטנפורד, יהפכו מהפכה במחקרים של Exoplanet בשנים הקרובות. בשילוב עם טלסקופים מהדור הבא - כמו ה- טלסקופ החלל ג'יימס ווב וה מעבר סקר לווייני Exoplanet (TESS), שהשיק לאחרונה - אסטרונומים לא רק יוכלו לגלות יותר בדרך האקסופלאנטית, אלא יוכלו לאפיין אותם כמו שלא היו מעולם.
