Världens nyaste och mest kraftfulla exoplanetavbildningsinstrument, den nyligen installerade Gemini Planet Imager ( GPI ) på det 8 meter långa Gemini South-teleskopet, har tagit sin första ljus infraröda bild av en exoplanet: Beta Pictoris f , som kretsar kring stjärnan Beta Pictoris, den näst ljusaste stjärnan i den södra stjärnbilden Pictor. Planeten är ganska uppenbar på bilden ovan som en ljus klump av pixlar precis längst ner till höger om stjärnan i mitten (som fysiskt är täckt av en liten ogenomskinlig skiva för att blockera bländning.) Men det klustret av pixlar är verkligen avlägset. planeten 63 ljusår bort och flera gånger mer massiv – såväl som 60 % större – än Jupiter!
Och detta är bara början.
GPI installerad på Gemini South 8m-teleskopet. GPI är den förpackade sviten monterad under plattformen. (Gemini Observatory)
Medan många exoplaneter har upptäckts och bekräftats under de senaste decennierna med olika tekniker, har väldigt få faktiskt avbildats direkt. Det är extremt svårt att lösa den svaga glöden från en planets reflekterade ljus inifrån dess briljanta bländning - men GPI designades för att göra just det.
'De flesta planeter som vi känner till hittills är bara kända på grund av indirekta metoder som talar om för oss att en planet finns där, lite om dess omloppsbana och massa, men inte mycket annat', säger Bruce Macintosh från Lawrence Livermore National Laboratory , som ledde teamet som byggde instrumentet. 'Med GPI avbildar vi planeter direkt runt stjärnor - det är lite som att kunna dissekera systemet och verkligen dyka in i planetens atmosfäriska sammansättning och egenskaper.'
Och GPI avbildar inte bara avlägsna exoplaneter i Jupiterstorlek; det avbildar demsnabbt.
'Även dessa tidiga första ljusbilder är nästan en faktor tio bättre än den tidigare generationen av instrument,' sa Macintosh. 'På en minut såg vi planeter som det brukade ta oss en timme att upptäcka.'
Trots sin stora storlek är Beta Pictoris b en mycket ung planet — beräknad att vara mindre än 10 miljoner år gammal (stjärnan i sig är bara cirka 12 miljoner.) Dess närvaro är ett bevis på förmågan hos stora planeter att bildas snabbt och snart runt nybildade stjärnor.
Läs mer: Exoplanet bekräftar att gasjättar kan bildas snabbt
'Att se en planet nära en stjärna efter bara en minut var en spänning, och vi såg detta först den första veckan efter att instrumentet sattes på teleskopet!' lade till Fredrik Rantakyro, en forskare från Gemini som arbetar med instrumentet. 'Föreställ dig vad den kommer att kunna göra när vi väl justerar och justerar dess prestanda.'
En annan av GPI:s första ljusbilder fångade ljus spritt av en ring av damm som omger den unga stjärnan HR4796A, cirka 237 ljusår bort:
GPI första ljusbilder av HR4796A. (Bearbetning av Marshall Perrin, Space Telescope Science Institute.)
Den vänstra bilden visar visar normalt ljus, inklusive både dammringen och restljuset från den centrala stjärnan spridda av turbulens i jordens atmosfär. Den högra bilden visar endast polariserat ljus. Överblivet stjärnljus är opolariserat och avlägsnas därför. Ljuset från skivans bakkant (till höger om stjärnan) är kraftigt polariserat när det reflekteras mot jorden, och det verkar därför ljusare än den framåtvända kanten.
Man tror att den reflekterande ringen kan komma från ett bälte av asteroider eller kometer som kretsar kring HR4796A och möjligen formad (eller 'herde' som Saturnus ringar) av ännu osynliga planeter. GPI:s avancerade möjligheter gjorde att hela omkretsen av ringen kunde avbildas.
GPI-integrationsteamet firar efter att ha erhållit första ljusbilder (Gemini Observatory)
GPI:s framgång med att avbilda tidigare kända system som Beta Pictoris och HR4796A kan bara indikera många fler spännande exoplanetupptäckter som kommer.
'Hela exoplanetgemenskapen är glada över att GPI ska inleda en helt ny era av planetfynd', säger fysikern och exoplanetexperten Sara Seager från Massachusetts Institute of Technology. 'Varje exoplanetdetektionsteknik har sin storhetstid. Först var det den radiella hastighetstekniken (markbaserade planetsökningar som startade hela fältet). För det andra var det transittekniken (nämligen Kepler). Nu är det 'direktavbildning'-tekniken för att hitta planeter att skapa vågor.'
I år kommer GPI-teamet att påbörja en storskalig undersökning och titta på 600 unga stjärnor för att se vilka jätteplaneter som kan kretsa kring dem.
'En dag kommer det att finnas ett instrument som kommer att likna GPI, på ett teleskop i rymden. Och bilderna och spektra som kommer ut från det instrumentet kommer att visa en liten blå prick som är en annan jord.”
– Bruce Macintosh, GPI-teamledare
Observationerna ovan genomfördes i november förra året under en 'extremt problemfri debut.' Gemini South-teleskopet ligger nära toppen av Cerro Pachon i centrala Chile, på en höjd av 2 722 meter.