Nya bevis visar att de första bilderna någonsin som fångar födelsen av ett par planeter som kretsar kring stjärnan PDS 70 faktiskt är autentiska.

Med hjälp av en ny infraröd vågfrontssensor för pyramid för adaptiv optik (AO) korrigering vid W. M. Keck Observatory på Maunakea på Hawaii, ett Caltech-ledda team av astronomer tillämpade en ny metod för att ta familjebilder av babyplaneterna, eller protoplaneter, och bekräftade deras existens.

Lagets resultat publiceras i dagens nummer av The Astronomical Journal .

PDS 70 är det första kända multipanetära systemet där astronomer kan bevittna planetbildning i aktion. Den första direkta bilden av en av dess planeter, PDS 70b, togs 2018 följt av flera bilder tagna vid olika våglängder av sitt syskon, PDS 70c, år 2019. Båda Jupiterliknande protoplaneterna upptäcktes av European Southern Observatorys Very Large Telescope (VLT).

"Det var viss förvirring när de två protoplaneterna först avbildades, sa Jason Wang, en Heising-Simons Foundation 51 Pegasi b Fellow vid Caltech och huvudförfattare till studien. "Planetembryon bildas från en skiva av damm och gas som omger en nyfödd stjärna. Detta cirkumstellära material samlas på protoplaneten, skapa en sorts rökridå som gör det svårt att skilja de dammiga, gasformig skiva från utvecklingsplaneten i en bild."

För att ge klarhet, Wang och hans team utvecklade en metod för att lösa bildsignalerna från den cirkumstellära skivan och protoplaneterna.

"Vi vet att skivans form bör vara en symmetrisk ring runt stjärnan medan en planet bör vara en enda punkt i bilden, " sa Wang. "Så även om en planet verkar sitta ovanpå skivan, vilket är fallet med PDS 70c, baserat på vår kunskap om hur skivan ser ut genom hela bilden, vi kan härleda hur ljus skivan ska vara vid platsen för protoplaneten och ta bort skivsignalen. Allt som blir över är planetens utsläpp."

Teamet tog bilder av PDS 70 med Near-Infrared Camera (NIRC2) på Keck II-teleskopet, markerar den första vetenskapen för en virvelkoronagraf installerad i NIRC2 som en del av en nyligen genomförd uppgradering, kombinerat med observatoriets uppgraderade AO-system bestående av en ny infraröd vågfrontssensor för pyramid och kontrolldator i realtid.

"Den nya infraröda detektorteknologin som används i vår pyramidvågfrontsensor har dramatiskt förbättrat vår förmåga att studera exoplaneter, särskilt de runt lågmassastjärnor där planetbildningen aktivt sker, sade Sylvain Cetre, mjukvaruingenjör vid Keck Observatory och en av de ledande utvecklarna av AO-uppgraderingen. "Det kommer också att tillåta oss att förbättra kvaliteten på vår AO-korrigering för svårare att avbilda mål som mitten av vår galax."

Detta projekt gynnades av den innovativa infraröda sensorn som mäter förvrängningar i ljus som orsakas av jordens atmosfär.

"Ny teknik är en vetenskapsmultiplikator, säger Peter Kurczynski, Programchef på National Science Foundation, som bidragit med finansiering till detta projekt. "Det möjliggör undersökningar som aldrig tidigare varit möjliga."

AO är en teknik som används för att ta bort den atmosfäriska oskärpa som förvränger astronomiska bilder. Med den nya infraröda pyramidvågfrontssensorn och realtidskontrollern installerad, Keck Observatorys AO-system kan leverera skarpare, mer detaljerade bilder.

"PDS 70-bilden som Jasons team tog var bland de första testerna av den vetenskapliga kvaliteten som producerades av Kecks pyramidvågfrontssensor, " sa AO-forskaren Charlotte Bond, som spelade en nyckelroll i designen och installationen av tekniken. "Det är spännande att se hur exakt det nya AO-systemet korrigerar för atmosfärisk turbulens hos dammiga föremål som de unga stjärnorna där protoplaneter förväntas vistas, tillåter det tydligaste, skarpaste bild av babyversioner av vårt solsystem."