eso1227sv — Pressmeddelande (forskning)

Ett nytt sГ?tt att undersГka exoplaneters atmosfГ?rer

En het jupiter avslГjas

27 juni 2012

En ny metod har gjort det mГjligt fГr astronomer att detaljstudera en exoplanets atmosfГ?r – trots att den aldrig passerar framfГr sin stjГ?rna. Ett internationellt forskarlag anvГ?nde ESO:s jГ?tteteleskop VLT fГr att direkt fГ?nga det svaga skenet frГ?n planeten Tau BoГtis b och dГ?rmed Г?ven studera planetens atmosfГ?r. FГr fГrsta gГ?ngen sedan planeten upptГ?cktes fГr 15 Г?r sedan kunde forskarna dessutom gГra pГ?litliga mГ?tningar av planetens bana och dess massa. Planetens atmosfГ?r verkar vara svalare lГ?ngre upp, nГ?got som Гverraskat forskarna. Forskningsresultaten publiceras i tidskriften Nature den 28 juni 2012.

Г:r 1996 blev planeten Tau BoГtis b [1] en av de fГrsta exoplaneter som upptГ?cktes. Den Г?r fortfarande en av de nГ?rmaste kГ?nda planeterna som kretsar kring andra stjГ?rnor Г?n vГ?r. VГ?rdstjГ?rnan Г?r lГ?tt synlig fГr blotta Гgat, men dess planet Г?r desto svГ?rare att fГ? syn pГ?. Fram tills nu har den bara gett sig till kГ?nna genom sin gravitationella pГ?verkan pГ? stjГ?rnan. Tau BoГtis b Г?r en stor planet av den typ som kallas в??heta Jupitrarв?? och kretsar mycket nГ?ra sin stjГ?rna.

Likt de flesta exoplaneter passerar planeten aldrig framfГr stjГ?rnans skiva sedd frГ?n jorden. Tidigare har det krГ?vts observationer av sГ?dana passager fГr att heta jupitrars atmosfГ?rer ska kunna undersГkas. (Venuspassagen som kunde ses frГ?n jorden nyligen Г?r ett nГ?ra exempel pГ? en planetpassage.) В NГ?r en planet passerar framfГr sin stjГ?rna lГ?mnar dess atmosfГ?r ett avtryck i stjГ?rnljuset. DГ? stjГ?rnans ljus aldrig passerar genom Tau BoГtis b:s atmosfГ?r har planetens atmosfГ?r inte tidigare kunnat studeras.

Nu har astronomer, efter 15 Г?r av fГrsГk, till slut lyckats observera det svaga skenet frГ?n en het jupiter. Astronomer har fГr fГrsta gГ?ngen gjort pГ?litliga mГ?tningar av atmosfГ?ren hos Tau BoГtis b, och har dessutom kunnat uppskatta planetens massa. Forskarteamet anvГ?nde instrumentet CRIRES [2] pГ? jГ?tteteleskopet VLT (Very Large Telescope) vid ESO:s Paranalobservatorium i Chile. De kombinerade hГgkvalitativa observationer i infrarГtt ljus (med vГ?glГ?ngd kring 2,3 mikrometer) [3] med ett fiffigt nytt knep fГr att skilja ut det svaga skenet frГ?n planeten frГ?n dess stjГ?rnas mycket starkare signal [4].

Matteo Brogi vid Leidenobservatoriet i NederlГ?nderna Г?r huvudfГrfattare till en forskningsartikel om upptГ?ckten.

в?' Tack vare de hГgkvalitativa observationerna frГ?n VLT och CRIRES kunde vi studera systemets spektrum i mycket mer detalj Г?n vad som tidigare varit mГjligt. Bara omkring 0,01 procent av ljuset vi ser kommer frГ?n planeten, och resten frГ?n stjГ?rnan, sГ? det hГ?r var inte lГ?tt.

De flesta planeter som upptГ?ckts kring andra stjГ?rnor hittades genom deras gravitationella pГ?verkan pГ? vГ?rdstjГ?rnorna. Med den metoden Г?r informationen som kan fГ?s om en planets massa begrГ?nsad: bara en nedre grГ?ns kan berГ?knas fГr planetens massa [5]. Den nya metoden som anvГ?nds hГ?r Г?r mycket mer kraftfull. DГ? astronomerna direkt kunnat se planetens ljus kunde de mГ?ta hur mycket dess bana lutar och dГ?rmed noggrant uppskatta planetens massa. Genom att mГ?ta fГrГ?ndringar i planetens rГrelser medan den kretsar kring stjГ?rnan kunde teamet fГr fГrsta gГ?ngen bestГ?mma att Tau BoГtis b:s bana lutar 44 grader mot stjГ?rnan. Planetens massa kunde dГ?rmed bestГ?mmas till sex gГ?nger Jupiters massa.

Ignas Snellen, astronom vid Leidenobservatoriet i NederlГ?nderna, Г?r medfГrfattare pГ? artikeln.

в?' De nya observationerna med VLT lГser den 15 Г?r gamla gГ?tan om Tau BoГtis b:s massa. Den nya metoden betyder dessutom att vi nu kan studera atmosfГ?ren hos exoplaneter som aldrig genomgГ?r passager. Dessutom kan vi direkt mГ?ta deras massor, nГ?got som tidigare var omГjligt. Det hГ?r Г?r ett stort steg framГ?t, sГ?ger han.

Teamet har inte bara detekterat atmosfГ?rens svaga sken och uppmГ?tt Tau BoГtis b:s massa. De har ocksГ? studerat planetens atmosfГ?r nГ?rmare och mГ?tt upp halten av kolmonoxid.В Genom att jГ?mfГra observationerna med teoretiska modeller har de dessutom kunnat mГ?ta hur atmosfГ?rens temperatur varierar med hГjd. Det hГ?r arbetet har lett till en Гverraskande slutsats: observationerna tyder pГ? att atmosfГ?rens temperatur Г?r lГ?gre hГgre upp. Detta Г?r motsatsen till vad man sett hos den andra heta jupitrar, dГ?r temperaturen Г?r hГgre lГ?ngre upp (en sГ? kallad inversion) [6] [7].

Observationerna med VLT visar att spektroskopi vid hГg upplГsning frГ?n teleskop pГ? jordskorpan Г?r ett vГ?rdefullt verktyg fГr att kunna detaljstudera exoplaneter som aldrig passerar framfГr sina stjГ?rnor. I framtiden kommer flera moleklyer att kunna upptГ?ckas hos sГ?dana planeter, vilket i sin tur gГr det mГjligt fГr astronomer att fГrstГ? fГrhГ?llandena i deras atmosfГ?rer. Genom att gГra mГ?tningar vid olika tidpunkter lГ?ngs planetens bana kan forskarna till och med kunna spГ?ra fГrГ?ndringar mellan morgon och kvГ?ll pГ? planeten.

в?' Denna studie visar den enorma potentialen hos dagens och framtidens markbaserade teleskop, som till exempel E-ELT. Kanske nГ?gon dag kommer vi att kunna pГ? det hГ?r sГ?ttet hitta bevis fГr biologisk aktivitet pГ? jordliknande planeter, avslutar Ignas Snellen.

Noter

[1] Planetens namn Tau BoГtis b kombinerar stjГ?rnans namn (Tau BoГtis eller П' BoГtis, dГ?r П' Г?r grekiska bokstaven tau, inte bokstaven в??tв??) med bokstaven в??bв??, vilket betyder att detta var fГrsta planeten som hittades hos denna stjГ?rna. Beteckningen Tau BoГtis a syftar pГ? stjГ?rnan sjГ?lv.

[2] CRyogenic InfraRed Echelle Spectrometer (Kryoteknisk echellespektrometer fГr infrarГtt ljus)

[3] VГ?rdstjГ?rnan Г?r ljussvagare sedd i infrarГtt ljus Г?n i synligt ljus. DГ?rfГr Г?r det lГ?ttare att i infrarГtt skilja ut ljus frГ?n den ljussvaga planeten.

[4] Metoden anvГ?nder planetens hastighet i sin bana runt vГ?rdstjГ?rnan fГr att skilja dess strГ?lning bГ?de frГ?n stjГ?rnans och frГ?n spГ?r i spektrum som lГ?mnas av jordens atmosfГ?r. Samma astronomteam testade metoden tidigare pГ? en planet som genomgГ?r passager fГr att mГ?ta hastigheten i dess bana medan den korsar stjГ?rnans skiva.

[5] Banans lutning Г?r vanligtvis inte kГ?nd. Om planetens bana lutar relativt siktlinjen mellan jorden och stjГ?rnan kan en tyngre planet orsaka samma observerade rГrelser fram och tillbaka hos stjГ?rnan som en lГ?ttare planet vars bana lutar mindre. Det gГ?r inte att skilja mellan dessa tvГ? fall.

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

[7] Denna observation stГdjer modeller i vilka inversionen saknas pГ? grund av ultraviolett strГ?lning frГ?n aktivitet i stjГ?rnans kromosfГ?r - nГ?got som observerats hos stjГ?rnan Tau BoГtis.

Mer information

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

Forskarteamet bestГ?r av Matteo Brogi (Leidens observatorium, NederlГ?nderna), Ignas A. G. Snellen (Leidens observatorium), Remco J. de Kok (SRON, Utrecht, NederlГ?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).

Г:r 2012 Г?r det 50 Г?r sedan Europeiska sydobservatoriet (ESO) grundades. ESO Г?r Europas frГ?msta samarbetsorgan fГr astronomisk forskning och vГ?rldens mest produktiva astronomiska observatorium. Det stГds av 15 lГ?nder: Belgien, Brasilien, Danmark, Finland, Frankrike, Italien, NederlГ?nderna, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Г-sterrike. ESO:s ambitiГsa verksamhet rГr design, konstruktion och drift av avancerade markbaserade forskningsanlГ?ggningar som gГr det mГjligt fГr astronomer att gГra banbrytande vetenskapliga upptГ?ckter. ESO spelar dessutom en ledande roll i att frГ?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, vГ?rldens mest avancerade observatorium fГr synligt ljus, och tvГ? kartlГ?ggningsteleskop: VISTA, som observerar infrarГtt ljus och Г?r vГ?rldens stГrsta kartlГ?ggningsteleskop, samt VST, det stГrsta teleskopet som konstruerats fГr att kartlГ?gga himlavalvet i synligt ljus. ESO bidrar dessutom till ALMA, ett revolutionerande astronomiskt teleskop och vГ?rldens hittills stГrsta astronomiska projekt. ESO planerar fГr nГ?rvarande bygget av ett europeiskt extremt stort teleskop i 40-metersklassen fГr synligt och infrarГtt ljus, E-ELT. Det kommer att bli в??vГ?rldens stГrsta Гga mot himlenв??.

LГ?nkar

Kontakter

Robert Cumming, kontaktperson fГr ESO:s utГ?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 MГ?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 Г?r den Гversatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso1227, som tagits fram inom ramarna fГr ESON, ett nГ?tverk av medarbetare i ESO:s medlemslГ?nder som fungerar som lokala kontaktpersoner fГr media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra hГ?ndelser. ESON:s kontaktperson i Sverige Г?r Robert Cumming.

AnvГ?ndningsregler fГr bilder och videor
Are you a journalist? Subscribe to the ESO Media Newsletter in your language.

Om pressmeddelandet

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