私たちの太陽系を超えた惑星の狩猟は、過去数十年で何千もの候補者の発見につながりました。これらのほとんどは、巨大木星から海王星サイズの惑星までのサイズの範囲のガス巨人でした。ただし、いくつかは実際には「地球のような」ものであると決定されています。つまり、それらは岩であり、星のそれぞれの居住可能ゾーン内を周回しています。
残念ながら、天文学者はこれらの惑星を直接研究することができないため、それらの表面がどのような状態にあるかを判断することは困難です。幸いにも、UCサンタバーバラの物理学者であるベンジャミンマジンが率いる国際チームが、DARKNESSと呼ばれる新しい装置を開発しました。この超伝導カメラは世界最大で最も洗練されており、天文学者は近くの星の周りの惑星を検出することができます。
「DARKNESS：A Microwave Kinetic Inductance Detector Integral Field Spectrograph for High-contrast Astronomy」というタイトルの彼らの機器を詳述するチームの研究は、最近、 太平洋天文学会の出版物。 チームは、UCSBの実験物理学のワースターチェアであるベンジャミンマジンが率い、NASAのジェット推進研究所、カリフォルニア工科大学、フェルミ国立加速器研究所、および複数の大学のメンバーも含まれています。
本質的に、彼らの星によって引き起こされる干渉のために、科学者が太陽系外惑星を直接研究することは非常に困難です。 Mazinが最近のUCSBプレスリリースで説明したように、「星は惑星よりもはるかに明るく、惑星は星に非常に近いため、太陽系外惑星の写真を撮ることは非常に困難です。」そのため、天文学者は惑星の大気から反射されている光を分析してその組成を決定することができないことがよくあります。
これらの研究は、惑星が潜在的に居住可能かどうかに追加の制約を課すのに役立ちます。現在、科学者は惑星がそのサイズ、質量、星からの距離に基づいて生命をサポートできるかどうかを決定することを余儀なくされています。さらに、大気が水素を失って宇宙空間に到達する方法に基づいて、惑星の表面に水が存在するかどうかを決定する研究が行われました。
DARK-スペックル近赤外エネルギー分解超伝導分光光度計（別名DARKNESS）は、最初の10,000ピクセル積分フィールド分光器で、これを修正しようとしています。大型の望遠鏡と補償光学系を組み合わせて、マイクロ波動的インダクタンス検出器を使用して、遠くの星からの光をすばやく測定し、信号をラバーミラーに送り返します。この鏡は、毎秒2,000回、新しい形状を形成できます。
MKIDを使用すると、天文学者は個々の光子のエネルギーと到達時間を特定できます。これは、惑星を散乱光や屈折光から区別する場合に重要です。このプロセスはまた、他の機器のエラーの主な原因である読み取りノイズと暗電流を排除し、スターライトを抑制することによって大気の歪みを解消します。
Mazinと彼の同僚は、UCSBの物理学部の一部であるMazinラボを通じて長年にわたってMKIDテクノロジーを調査してきました。マジンが説明したように：
「このテクノロジーはコントラストのある床を下げ、より暗い惑星を検出できるようにします。フォトンノイズリミットに近づくことを期待しています。これにより、コントラスト比が10に近くなります。-8、星の1億倍も暗い惑星を見ることができます。これらのコントラストレベルでは、反射光でいくつかの惑星を見ることができます。これにより、探索する惑星のまったく新しい領域が開かれます。本当にエキサイティングなのは、これが次世代の望遠鏡のテクノロジーパスファインダーであることです。」
DARKNESSは現在、カリフォルニア州サンディエゴ近くのパロマー天文台にある200インチのヘイル望遠鏡で運用されており、PALM-3000極端補償光学システムおよびステラダブルコロナグラフの一部です。過去1年半の間に、チームはDARKNESSカメラで4回の実行を行い、コントラスト比をテストし、適切に機能していることを確認しました。
5月には、チームは戻って近くの惑星に関するより多くのデータを収集し、それらの進歩を実証します。すべてがうまくいけば、DARKNESSは、近年多くの岩石の多い惑星が発見されている近くのM型（赤い矮星）の星の周りの惑星を撮像するように設計された多くのカメラの最初のものになります。最も注目すべき例は、Proxima bです。これは、私たち自身に最も近い星系を周回しています（Proxima Centauri、およそ4.25光年先）。
「私たちの希望は、いつかハワイ島またはラパルマ島のマウナケアに計画されている30メートル望遠鏡用の装置を構築できるようになることです」とマジン氏は語った。 「これにより、近くの低質量星の居住可能なゾーンにある惑星の写真を撮り、それらの大気中の生命を探すことができます。それが長期的な目標であり、これはそのための重要なステップです。」
近くの岩石惑星の研究に加えて、この技術は天文学者がパルサーをより詳細に研究し、何十億もの銀河の赤方偏移を決定することを可能にし、宇宙がどれほど速く拡大しているかのより正確な測定を可能にします。これにより、時間の経過とともに宇宙がどのように進化したか、およびダークエネルギーが果たす役割について、より詳細な研究が可能になります。
NASAが提案するスターシェード宇宙船やスタンフォード大学のmDotオカルタなど、これらの技術やその他の技術は、今後数年間で太陽系外惑星の研究に革命を起こすでしょう。などの次世代望遠鏡と組み合わせて ジェームズウェッブ宇宙望遠鏡 そしてその 外惑星調査衛星の通過 （TESS）、最近発表されました–天文学者は方法で太陽系外惑星をより多く発見することができるだけでなく、これまでにないようにそれらを特徴付けることができます。
