Nieuw bewijs toont aan dat de allereerste foto's die de geboorte van een paar planeten in een baan om de ster PDS 70 vastleggen, in feite authentiek zijn.

Met behulp van een nieuwe infrarood piramidegolffrontsensor voor adaptieve optica (AO) correctie bij W. M. Keck Observatory op Maunakea in Hawaii, een door Caltech geleid team van astronomen paste een nieuwe methode toe om familiefoto's te maken van de babyplaneten, of protoplaneten, en bevestigden hun bestaan.

De resultaten van het team zijn gepubliceerd in het huidige nummer van Het astronomische tijdschrift .

PDS 70 is het eerste bekende multiplanetaire systeem waar astronomen de vorming van planeten in actie kunnen zien. Het eerste directe beeld van een van zijn planeten, PDS 70b, werd genomen in 2018 gevolgd door meerdere foto's genomen op verschillende golflengten van zijn broer of zus, PDS 70c, in 2019. Beide Jupiter-achtige protoplaneten werden ontdekt door de Very Large Telescope (VLT) van de European Southern Observatory.

"Er was enige verwarring toen de twee protoplaneten voor het eerst werden afgebeeld, " zei Jason Wang, a Heising-Simons Foundation 51 Pegasi b Fellow bij Caltech en hoofdauteur van de studie. "Planeetembryo's worden gevormd uit een schijf van stof en gas rond een pasgeboren ster. Dit circumstellaire materiaal groeit op de protoplaneet, een soort rookgordijn creëren dat het moeilijk maakt om de stoffige, gasvormige schijf van de zich ontwikkelende planeet in een afbeelding."

Om duidelijkheid te scheppen, Wang en zijn team ontwikkelden een methode om de beeldsignalen van de circumstellaire schijf en de protoplaneten te ontwarren.

"We weten dat de vorm van de schijf een symmetrische ring rond de ster zou moeten zijn, terwijl een planeet een enkel punt in de afbeelding zou moeten zijn, "zei Wang. "Dus zelfs als er een planeet op de schijf lijkt te zitten, wat het geval is met PDS 70c, gebaseerd op onze kennis van hoe de schijf eruitziet in het hele beeld, we kunnen afleiden hoe helder de schijf moet zijn op de locatie van de protoplaneet en het schijfsignaal verwijderen. Het enige dat overblijft is de uitstoot van de planeet."

Het team maakte foto's van PDS 70 met de Near-Infrared Camera (NIRC2) op de Keck II-telescoop, het markeren van de eerste wetenschap voor een vortex-coronagraaf geïnstalleerd in NIRC2 als onderdeel van een recente upgrade, gecombineerd met het verbeterde AO-systeem van het observatorium, bestaande uit een nieuwe infrarood-piramidegolffrontsensor en een realtime besturingscomputer.

"De nieuwe infrarooddetectortechnologie die in onze piramidegolffrontsensor wordt gebruikt, heeft ons vermogen om exoplaneten te bestuderen drastisch verbeterd. vooral die rond lage-massasterren waar planeetvorming actief plaatsvindt, " zei Sylvain Cetre, software engineer bij Keck Observatory en een van de hoofdontwikkelaars van de AO-upgrade. "Het zal ons ook in staat stellen om de kwaliteit van onze AO-correctie te verbeteren voor moeilijker in beeld te brengen doelen zoals het centrum van onze melkweg."

Dit project profiteerde van de innovatieve infraroodsensor die door de aardatmosfeer veroorzaakte lichtvervormingen meet.

"Nieuwe technologie is een wetenschappelijke vermenigvuldiger, " zegt Peter Kurczynski, Programmadirecteur bij de National Science Foundation, die aan dit project hebben bijgedragen. "Het maakt onderzoeken mogelijk die voorheen nooit mogelijk waren."

AO is een techniek die wordt gebruikt om de atmosferische vervaging te verwijderen die astronomische beelden vervormt. Met de nieuwe infrarood piramide-golffrontsensor en real-time controller geïnstalleerd, Het AO-systeem van Keck Observatory kan scherpere, meer gedetailleerde afbeeldingen.

"De PDS 70-beelden die Jasons team maakte, waren een van de eerste tests van de wetenschappelijke kwaliteit die werden geproduceerd door Keck's piramidegolffrontsensor, " zei AO-wetenschapper Charlotte Bond, die een sleutelrol speelden bij het ontwerp en de installatie van de technologie. "Het is opwindend om te zien hoe nauwkeurig het nieuwe AO-systeem corrigeert voor atmosferische turbulentie van stoffige objecten zoals de jonge sterren waar protoplaneten naar verwachting zullen verblijven, voor de duidelijkste, scherpste zicht op babyversies van ons zonnestelsel."