eso1227sv — Pressmeddelande (forskning)

Ett nytt s�?tt att unders�ka exoplaneters atmosf�?rer

En het jupiter avsl�jas

27 juni 2012

En ny metod har gjort det m�jligt f�r astronomer att detaljstudera en exoplanets atmosf�?r – trots att den aldrig passerar framf�r sin stj�?rna. Ett internationellt forskarlag anv�?nde ESO:s j�?tteteleskop VLT f�r att direkt f�?nga det svaga skenet fr�?n planeten Tau Bo�tis b och d�?rmed �?ven studera planetens atmosf�?r. F�r f�rsta g�?ngen sedan planeten uppt�?cktes f�r 15 �?r sedan kunde forskarna dessutom g�ra p�?litliga m�?tningar av planetens bana och dess massa. Planetens atmosf�?r verkar vara svalare l�?ngre upp, n�?got som �verraskat forskarna. Forskningsresultaten publiceras i tidskriften Nature den 28 juni 2012.

�:r 1996 blev planeten Tau Bo�tis b [1] en av de f�rsta exoplaneter som uppt�?cktes. Den �?r fortfarande en av de n�?rmaste k�?nda planeterna som kretsar kring andra stj�?rnor �?n v�?r. V�?rdstj�?rnan �?r l�?tt synlig f�r blotta �gat, men dess planet �?r desto sv�?rare att f�? syn p�?. Fram tills nu har den bara gett sig till k�?nna genom sin gravitationella p�?verkan p�? stj�?rnan. Tau Bo�tis b �?r en stor planet av den typ som kallas �??heta Jupitrar�?? och kretsar mycket n�?ra sin stj�?rna.

Likt de flesta exoplaneter passerar planeten aldrig framf�r stj�?rnans skiva sedd fr�?n jorden. Tidigare har det kr�?vts observationer av s�?dana passager f�r att heta jupitrars atmosf�?rer ska kunna unders�kas. (Venuspassagen som kunde ses fr�?n jorden nyligen �?r ett n�?ra exempel p�? en planetpassage.) � N�?r en planet passerar framf�r sin stj�?rna l�?mnar dess atmosf�?r ett avtryck i stj�?rnljuset. D�? stj�?rnans ljus aldrig passerar genom Tau Bo�tis b:s atmosf�?r har planetens atmosf�?r inte tidigare kunnat studeras.

Nu har astronomer, efter 15 �?r av f�rs�k, till slut lyckats observera det svaga skenet fr�?n en het jupiter. Astronomer har f�r f�rsta g�?ngen gjort p�?litliga m�?tningar av atmosf�?ren hos Tau Bo�tis b, och har dessutom kunnat uppskatta planetens massa. Forskarteamet anv�?nde instrumentet CRIRES [2] p�? j�?tteteleskopet VLT (Very Large Telescope) vid ESO:s Paranalobservatorium i Chile. De kombinerade h�gkvalitativa observationer i infrar�tt ljus (med v�?gl�?ngd kring 2,3 mikrometer) [3] med ett fiffigt nytt knep f�r att skilja ut det svaga skenet fr�?n planeten fr�?n dess stj�?rnas mycket starkare signal [4].

Matteo Brogi vid Leidenobservatoriet i Nederl�?nderna �?r huvudf�rfattare till en forskningsartikel om uppt�?ckten.

�?' Tack vare de h�gkvalitativa observationerna fr�?n VLT och CRIRES kunde vi studera systemets spektrum i mycket mer detalj �?n vad som tidigare varit m�jligt. Bara omkring 0,01 procent av ljuset vi ser kommer fr�?n planeten, och resten fr�?n stj�?rnan, s�? det h�?r var inte l�?tt.

De flesta planeter som uppt�?ckts kring andra stj�?rnor hittades genom deras gravitationella p�?verkan p�? v�?rdstj�?rnorna. Med den metoden �?r informationen som kan f�?s om en planets massa begr�?nsad: bara en nedre gr�?ns kan ber�?knas f�r planetens massa [5]. Den nya metoden som anv�?nds h�?r �?r mycket mer kraftfull. D�? astronomerna direkt kunnat se planetens ljus kunde de m�?ta hur mycket dess bana lutar och d�?rmed noggrant uppskatta planetens massa. Genom att m�?ta f�r�?ndringar i planetens r�relser medan den kretsar kring stj�?rnan kunde teamet f�r f�rsta g�?ngen best�?mma att Tau Bo�tis b:s bana lutar 44 grader mot stj�?rnan. Planetens massa kunde d�?rmed best�?mmas till sex g�?nger Jupiters massa.

Ignas Snellen, astronom vid Leidenobservatoriet i Nederl�?nderna, �?r medf�rfattare p�? artikeln.

�?' De nya observationerna med VLT l�ser den 15 �?r gamla g�?tan om Tau Bo�tis b:s massa. Den nya metoden betyder dessutom att vi nu kan studera atmosf�?ren hos exoplaneter som aldrig genomg�?r passager. Dessutom kan vi direkt m�?ta deras massor, n�?got som tidigare var om�jligt. Det h�?r �?r ett stort steg fram�?t, s�?ger han.

Teamet har inte bara detekterat atmosf�?rens svaga sken och uppm�?tt Tau Bo�tis b:s massa. De har ocks�? studerat planetens atmosf�?r n�?rmare och m�?tt upp halten av kolmonoxid.� Genom att j�?mf�ra observationerna med teoretiska modeller har de dessutom kunnat m�?ta hur atmosf�?rens temperatur varierar med h�jd. Det h�?r arbetet har lett till en �verraskande slutsats: observationerna tyder p�? att atmosf�?rens temperatur �?r l�?gre h�gre upp. Detta �?r motsatsen till vad man sett hos den andra heta jupitrar, d�?r temperaturen �?r h�gre l�?ngre upp (en s�? kallad inversion) [6] [7].

Observationerna med VLT visar att spektroskopi vid h�g uppl�sning fr�?n teleskop p�? jordskorpan �?r ett v�?rdefullt verktyg f�r att kunna detaljstudera exoplaneter som aldrig passerar framf�r sina stj�?rnor. I framtiden kommer flera moleklyer att kunna uppt�?ckas hos s�?dana planeter, vilket i sin tur g�r det m�jligt f�r astronomer att f�rst�? f�rh�?llandena i deras atmosf�?rer. Genom att g�ra m�?tningar vid olika tidpunkter l�?ngs planetens bana kan forskarna till och med kunna sp�?ra f�r�?ndringar mellan morgon och kv�?ll p�? planeten.

�?' Denna studie visar den enorma potentialen hos dagens och framtidens markbaserade teleskop, som till exempel E-ELT. Kanske n�?gon dag kommer vi att kunna p�? det h�?r s�?ttet hitta bevis f�r biologisk aktivitet p�? jordliknande planeter, avslutar Ignas Snellen.

Noter

[1] Planetens namn Tau Bo�tis b kombinerar stj�?rnans namn (Tau Bo�tis eller �' Bo�tis, d�?r �' �?r grekiska bokstaven tau, inte bokstaven �??t�??) med bokstaven �??b�??, vilket betyder att detta var f�rsta planeten som hittades hos denna stj�?rna. Beteckningen Tau Bo�tis a syftar p�? stj�?rnan sj�?lv.

[2] CRyogenic InfraRed Echelle Spectrometer (Kryoteknisk echellespektrometer f�r infrar�tt ljus)

[3] V�?rdstj�?rnan �?r ljussvagare sedd i infrar�tt ljus �?n i synligt ljus. D�?rf�r �?r det l�?ttare att i infrar�tt skilja ut ljus fr�?n den ljussvaga planeten.

[4] Metoden anv�?nder planetens hastighet i sin bana runt v�?rdstj�?rnan f�r att skilja dess str�?lning b�?de fr�?n stj�?rnans och fr�?n sp�?r i spektrum som l�?mnas av jordens atmosf�?r. Samma astronomteam testade metoden tidigare p�? en planet som genomg�?r passager f�r att m�?ta hastigheten i dess bana medan den korsar stj�?rnans skiva.

[5] Banans lutning �?r vanligtvis inte k�?nd. Om planetens bana lutar relativt siktlinjen mellan jorden och stj�?rnan kan en tyngre planet orsaka samma observerade r�relser fram och tillbaka hos stj�?rnan som en l�?ttare planet vars bana lutar mindre. Det g�?r inte att skilja mellan dessa tv�? fall.

[6] Inversion i atmosf�?rens temperatur k�?nnetecknas av att molekyler i spektrumet syns som emissionslinjer snarare �?n absorptionslinjer, tror forskare. S�? har man tidigare tolkat observationer av ljuset fr�?n heta jupitrar som gjorts med rymdteleskopet Spitzer. Exoplaneten HD 209458 b �?r det b�?st studerade exemplet av inversioner i exoplaneters atmosf�?rer.

[7] Denna observation st�djer modeller i vilka inversionen saknas p�? grund av ultraviolett str�?lning fr�?n aktivitet i stj�?rnans kromosf�?r - n�?got som observerats hos stj�?rnan Tau Bo�tis.

Mer information

Forskningsresultaten presenteras i artikeln "The signature of orbital motion from the dayside of the planet �' Bo�tis b" som publiceras i tidskriften Nature den 28 juni 2012.

Forskarteamet best�?r av Matteo Brogi (Leidens observatorium, Nederl�?nderna), Ignas A. G. Snellen (Leidens observatorium), Remco J. de Kok (SRON, Utrecht, Nederl�?nderna), Simon Albrecht (Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, USA), Jayne Birkby (Leidens observatorium) och Ernst J. W. de Mooij (Leidens observatorium; University of Toronto, Kanada).

�:r 2012 �?r det 50 �?r sedan Europeiska sydobservatoriet (ESO) grundades. ESO �?r Europas fr�?msta samarbetsorgan f�r astronomisk forskning och v�?rldens mest produktiva astronomiska observatorium. Det st�ds av 15 l�?nder: Belgien, Brasilien, Danmark, Finland, Frankrike, Italien, Nederl�?nderna, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och �-sterrike. ESO:s ambiti�sa verksamhet r�r design, konstruktion och drift av avancerade markbaserade forskningsanl�?ggningar som g�r det m�jligt f�r astronomer att g�ra banbrytande vetenskapliga uppt�?ckter. ESO spelar dessutom en ledande roll i att fr�?mja och organisera samarbeten inom astronomisk forskning. ESO driver tre unika observationsplatser i Chile: La Silla, Paranal och Chajnantor. Vid Paranal finns Very Large Telescope, v�?rldens mest avancerade observatorium f�r synligt ljus, och tv�? kartl�?ggningsteleskop: VISTA, som observerar infrar�tt ljus och �?r v�?rldens st�rsta kartl�?ggningsteleskop, samt VST, det st�rsta teleskopet som konstruerats f�r att kartl�?gga himlavalvet i synligt ljus. ESO bidrar dessutom till ALMA, ett revolutionerande astronomiskt teleskop och v�?rldens hittills st�rsta astronomiska projekt. ESO planerar f�r n�?rvarande bygget av ett europeiskt extremt stort teleskop i 40-metersklassen f�r synligt och infrar�tt ljus, E-ELT. Det kommer att bli �??v�?rldens st�rsta �ga mot himlen�??.

L�?nkar

Kontakter

Robert Cumming, kontaktperson f�r ESO:s ut�?triktade verksamhet i Sverige
Onsala rymdobservatorium
Sverige
Tel: 0317725500
Mobil: 070 493 3114
E-post: robert.cumming@chalmers.se

Ignas Snellen
Leiden Observatory, Leiden University
Leiden, The Netherlands
Tel: +31 715 275838
E-post: snellen@strw.leidenuniv.nl

Matteo Brogi
Leiden Observatory, Leiden University
Leiden, The Neherlands
Tel: +31 715 278434
E-post: brogi@strw.leidenuniv.nl

Jayne Birkby
Leiden Observatory, Leiden University
Leiden, The Netherlands
Tel: +31 715 275832
E-post: birkby@strw.leidenuniv.nl

Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal, E-ELT & Survey Telescopes Press Officer
Garching bei M�?nchen, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Mobil: +49 151 1537 3591
E-post: rhook@eso.org

Remco de Kok
Space Research Organization Netherlands (SRON)
Utrecht, The Netherlands
Tel: +31 88 777 5725
E-post: R.J.de.Kok@sron.nl

Connect with ESO on social media

Detta �?r den �versatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso1227, som tagits fram inom ramarna f�r ESON, ett n�?tverk av medarbetare i ESO:s medlemsl�?nder som fungerar som lokala kontaktpersoner f�r media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra h�?ndelser. ESON:s kontaktperson i Sverige �?r Robert Cumming.

Anv�?ndningsregler f�r bilder och videor
Are you a journalist? Subscribe to the ESO Media Newsletter in your language.

Om pressmeddelandet

Pressmeddelande nr:	eso1227sv
Namn:	Tau Bo�tis b
Typ:	• Milky Way : Star : Circumstellar Material : Planetary System
Facility:	Very Large Telescope
Science data:	2012Natur.486..502B