Het bestuderen van exoplaneten wordt bemoeilijkt door het licht van de gastster. Coronagrafen zijn apparaten die het sterrenlicht blokkeren en zowel JWST als de Nancy Grace Roman Telescope zijn ermee uitgerust. De huidige coronagrafen zijn niet helemaal in staat andere aardes te zien, maar er wordt gewerkt aan het verleggen van de grenzen van de technologie en zelfs de wetenschap voor een nieuw, geavanceerder apparaat. Een artikel gepubliceerd over de arXiv pre-print server onderzoekt de kwantumtechnieken die ons ooit in staat zullen stellen dergelijke waarnemingen te doen.

Coronagrafen zijn apparaten die aan telescopen worden bevestigd en oorspronkelijk zijn ontworpen om de corona van de zon te bestuderen. De corona is de buitenste laag van de atmosfeer van de zon, maar is meestal aan het zicht onttrokken door het felle licht dat wordt uitgezonden door de fotosfeer (de zichtbare laag).

Het apparaat is ook aangepast om het licht van sterren te verbergen en zwakke objecten in hun omgeving te bestuderen. Deze stellaire coronagrafen worden vaak gebruikt bij de jacht op planeten buiten het zonnestelsel en de schijven waaruit ze zijn gevormd.

Er zijn een aantal technieken om planeten buiten het zonnestelsel te identificeren, maar directe beeldvorming is een van de belangrijkste manieren om meer over hun aard te weten te komen. De uitdaging waaraan de stellaire coronagraaf het hoofd biedt, is de helderheid van de ster en de relatieve zwakte van de planeet en de nabijheid van de ster.

Coronagrafen kunnen de verhouding tussen ruis (in dit geval het licht van de ster) en het signaal van de exoplaneet vergroten door het licht van de ster optisch te verwijderen. In het artikel onderzoeken auteurs Nico Deshler, Sebastian Haffert en Amit Ashok van de Universiteit van Arizona of coronagrafen de beste methode zijn voor de jacht op exoplaneten.

Het bestuderen van exoplaneten is belangrijk om ons te helpen meer te weten te komen over de vorming van planeten, de atmosferische wetenschappen en misschien zelfs de oorsprong van het leven. Het team benaderde hun analyse van coronagrafische technieken door eerst de detectiestap en vervolgens de lokalisatietaak in het onderzoek naar exoplaneten te overwegen.

Ze voerden eerst een hypothesetest uit om te zien of het waarschijnlijk was dat er een exoplaneet bestond. Als de voorspelling uitkwam en er een exoplaneet bleek te bestaan, probeerde het team zijn positie te schatten. Wat betreft kwantumlimieten voor telescopische resolutie gebruikten ze kwantummechanica om een ​​limiet te bepalen voor de positie van de exoplaneet.

Het team vergeleek vervolgens klassieke coronagrafen met directe beeldvorming met de bovenstaande kwantumvoorspellingen. Opgemerkt moet worden dat dit onderzoek zich concentreerde op het vermogen van de huidige coronagrafen om aardachtige exoplaneten te detecteren met behulp van de kwantumtheorie.

Het onderzoek concludeert dat de volledige afwijzing van de optische modus van een telescoop de sleutel is tot het bereiken van de best mogelijke detectietechnieken. Er wordt aangenomen dat de afstanden tussen gastheersterren en planeten die zo dichtbij zijn dat ze onder de diffractielimiet van de telescopen liggen, in het hele universum overvloedig aanwezig zijn. Het is daarom noodzakelijk dat kwantumoptimale coronagrafen worden ontwikkeld en het is bemoedigend dat uit dit onderzoek blijkt dat deze indrukwekkende resultaten zullen opleveren.

Meer informatie: Nico Deshler et al., Het bereiken van de kwantumgrenzen van de detectie en lokalisatie van exoplaneten, arXiv (2024). DOI:10.48550/arxiv.2403.17988

Journaalinformatie: arXiv

Aangeboden door Universe Today