Je leest:

Draaikolk zuigt sterlicht op

Draaikolk zuigt sterlicht op

Auteur: | 29 november 2005

Grover Swartzlander van de universiteit van Arizona en zijn promovendus Greg Foo hebben een nieuwe manier bedacht om exoplaneten te ontdekken. Met een speciaal filter willen ze het heldere licht van sterren uit telescopen slingeren. Daardoor blijft alleen het zwakke schijnsel van een planeet rond de verre ster over. Op 15 december verschijnt een artikel over het filter in het vakblad Optics Letters.

Onze zon is niet de enige ster met een planetenstelsel; sterrenkundigen hebben al meer dan honderd exoplaneten (planeten rond andere sterren) gevonden. Toch zijn er maar weinig foto’s van die exoplaneten. De meerderheid van exoplaneten is dan ook gevonden door te zoeken naar de kracht die ze op hun ster uitoefenen. Planeet en ster draaien om een gemeenschappelijk zwaartepunt en de kleine cirkelbeweging van de ster is terug te vinden in zijn uitgezonden licht. Omdat de ster zijn planeet overstraalt, is een directe foto van een exoplaneet veel moeilijker dan een indirecte waarneming.

Met een speciaal filter op de telescoop willen Swartzlander en Foo het sterrelicht weghalen terwijl het licht van eromheen draaiende exoplaneten even helder blijft. Het filter heeft de vorm van een wenteltrap op zijn kant en dempt alleen lichtbronnen die precies in het midden van het beeld liggen. Het testmodel werkt alleen voor groen licht, maar latere versies moeten voor alle kleuren tegelijk filteren.

Profiel van de optische coronograaf van Grover Swartzlander en Greg Foo (universiteit van Arizona). Het filter dempt alleen lichtbronnen die precies in het midden van het beeld liggen. bron: Joanna Schmit, Veeco Inc.

SOHO en het bord voor de kop

In ons eigen zonnestelsel staart satelliet SOHO al tien jaar richting de zon. De NASA/ESA-satelliet gebruikt daarbij een coronograaf om niet verblind te raken; een plaatje ter grootte van de zon bedekt het midden van SOHO’s camera’s, waardoor alleen het licht van de zonneatmosfeer ( corona) op de sensoren valt. Zonder de coronograaf zou de satelliet de lichtzwakke corona niet kunnen zien, om van allerlei kometen die vlak langs de zon scheren maar te zwijgen.

Een coronograaf als in SOHO werkt prima vlakbij een ster, maar om het licht van een verre exoplaneet en zijn ster te scheiden is hij onbruikbaar. Sterren staan zó ver van de aarde, dat ze als stipjes aan de hemel staan. Om zo’n lichtpuntje af te dekken maar de dichtbijzijnde planeet zichtbaar te laten is een microscopisch plaatje nodig. Lichtgolven zouden eromheen buigen en alsnog in de camera schijnen. Vandaar dat er een andere truc nodig is om direct naar een exoplaneet te kijken

SOHO-opname van een zonnestorm in 2002. De zonneschijf en directe omgeving zijn bedekt met een coronograaf zodat de camera’s de veel minder heldere uitgeworpen plasmapluim kunnen zien. bron: SOHO / NASA / ESA

Het filter van Swartzlander en Foo heeft geen last van de afbuigende lichtgolven die een micro-coronograaf parten spelen; het maakt er juist gebruik van. Licht dat door het centrum reist, wordt iets vertraagd en komt in een optische vortex terecht, een draaikolk van lichtgolven. Lichtgolven in het filter interfereren daarbij: de toppen en dalen van de golf komen op zo’n manier samen dat licht uit het midden van het beeld helemaal uitdooft. Licht van een planeet reist door de de zijkant van het beeld reist juist ongehinderd door en komt in de camera terecht.

Laboratoriumtests met twee puntbronnen vlak naast elkaar; het groene lichtpunt stond in het midden van het beeld en stelde de ster voor; het rode lichtpunt was de waar te nemen planeet. Afbeelding (a) is gemaakt met optische vortex-filter, afbeeldingen (b) en © met een groot resp. klein diafragma om de punten te onderscheiden. Foo et al. in Optics Letters van 1 december 2005. Klik op de afbeelding voor een grotere versie.

Swartzlander en Foo hebben hun filter al getest met de telescoop op de Lemon-berg vlakbij Tucson, Arizona. Niet alleen bleek het filter makkelijk te combineren met bestaande apparatuur, ook het testmodel leverde al prima beelden van bijvoorbeeld de planeet Saturnus. De optische vortex-coronograaf zou prachtig passen in een ruimtetelescoop als de Terrestrial Path Finder, die op zoek gaat naar aardachtige planeten rond andere sterren.

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 29 november 2005

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.