Вебови коронаграфи и њихова улога у инфрацрвеној детекцији егзопланета

НАСА-ин свемирски телескоп Јамес Вебб игра важну улогу у идентификацији егзопланета, посебно у инфрацрвеном спектру. Егзопланете које круже око других звезда може бити тешко директно пронаћи, што је веома тежак задатак. Међутим, Вебб има коронаграфске режиме за своју блиско инфрацрвену камеру (НИРЦам) и средњи инфрацрвени инструмент (МИРИ), који може да се носи са овим тешким задатком. Да би ови коронографи функционисали, светлост са удаљених звезда мора бити блокирана док пролази до сензора. Мора бити само светлост са оближњих планета.

Сврха Вебових коронографа је да елиминише нежељену светлост звезда у равни зенице и у равни слике. „Четвороквадрантне фазне маске“ које је развио МИРИ мењају фазу светлости тако да она деструктивно омета саму себе. Већина маски у равни слике елиминише светлост звезда блокирајући је на слици, што није случај са маскама у равни зенице. Нажалост, маске у равни слике не могу у потпуности да покрију звезду због чињенице да је светлост талас. Веб користи додатне маске у равни зенице — такође познате као Лиот стопови — да филтрира преосталу светлост звезда.

Коронаграфске маске на Вебовим НИРЦам и МИРИ инструментима су пет и четири, респективно. Користећи ове маске, објекти се могу посматрати на удаљености до 30 лучних секунди од звезде и на удаљености од 0,13 лучних секунди. Неколико астрономских јединица (ау) до стотине ау су ствари које коронографи могу пронаћи у близини блиских звезда. Инфрацрвене могућности и велико примарно огледало Вебб-а чине његове коронографе посебно погодним за испитивање слабих објеката у инфрацрвеном спектру. Ово допуњује друге инструменте који већ прате на другим таласним дужинама.

Џиновске екстрасоларне планете које су још у формирању могу се наћи помоћу Вебових коронаграма. Они су такође способни да сликају протопланетарне дискове на којима се планете још увек развијају. Такође, они могу да сниме густе окозвездане дискове крхотина које производе комете и астероиди у егзопланетарним системима. Екстрагалактичко проучавање галаксија домаћина са светлим, активним галактичким језгрима је још једна апликација за Вебове коронографе.

Због свог великог примарног огледала и инфрацрвених могућности, Вебови коронографи су веома погодни за проучавање слабих објеката у инфрацрвеном зрачењу. Стога ће Вебови астрономи елиминисати коначне трагове светлости користећи низ „метода одузимања функције ширења тачака (ПСФ). Овај поступак подразумева мерење и одузимање преосталог узорка звездане светлости од научне слике. Резултат је бучан образац који коначно покрива најслабије егзопланету која се може видети. Граница „контраста“ је разлика у сјају између звезде и најмање видљиве планете. НИРЦам и МИРИ коронографи на Вебу су показали контрасте на размаку од 1 лучне секунде који су били бољи од 10-5 и 10-4, респективно, током пуштања у рад.

Вебови коронографи су кључно средство за проналажење егзопланета. Међутим, они неће моћи да открију све мистерије планетарног система. Будуће мисије морају бити правилно прилагођене за коронографе следеће генерације. Ово ће помоћи у проналажењу планета сличних нашој око суседних звезда сличних Сунцу. НАСА то већ истражује.