Pressemeddelelse

Længden af en exoplants dag er målt for første gang

ESOs Very Large Telesope har målt rotationshastigheden af Beta Pictoris b

30. april 2014

Observationer fra ESOs Very Large Telescope (VLT) er blev brugt til at finde rotationshastigheden af en exoplanet for allerførste gang. Planeten Beta Pictoris b har et døgn, der varer blot otte timer. Dermed drejer planeten langt hurtigere om sig selv end planeterne i vores eget Solsystem – på dens ækvator bevæger man sig med knap 100.000 kilometer i timen. Forholdet mellem masse og rotation, der er observeret i Solsystemet, er hermed udvidet til planeter udenfor Solsystemet. I fremtiden vil astronomer bruge lignende methoder til at kortlægge exoplaneter i detaljer ved at bruge ESOs kommende European Extremely Large Telescope (E-ELT).

 Exoplaneten Beta Pictoris b kredser rundt om stjernen Beta Pictoris [1] [2], der kan ses med det blotte øje, og er omkring 63 lysår fra Jorden. Den findes i det sydlige stjernebillede, Pictor (Staffeliet). Denne planet blev opdaget for knap seks år siden, og er en af de første exoplaneter hvorfra vi har et direkte billede. Afstanden mellem planeten og dens værtstjerne er 16 gange så stor som afstanden mellem Jorden og Solen (eso1024) – det gør planeten til den exoplanet, der er tættest på sin stjerne og hvorfra vi også har et direkte billede [3].

Et hollansk forskerhold fra Leiden University og Netherlands Institute for Space Research (SRON), brugte CRIRES-instrumentet på VLT til at finde, at Beta Pictoris b's ækvatoriale rotationshastighed er næsten 100.000 kilometer i timen. Til sammenligning er Jupiters hastighed 47.000 kilometer i timen [4], og Jordens er blot 1.700 kilometer i timen. Beta Pictoris b er mere end 16 gange større end Jorden med 3.000 gange mere masse, men dens døgn varer kun 8 timer.

"Det vides ikke hvorfor nogle planeter drejer hurtigt og andre mere langsomt," siger forsker Remco de Kok, "men denne måling af en exoplanets rotationshastighed viser for første gang, at den tendens der ses i Solsystemet, at de større planeter dreje hurtigere, åbenbart også holder for exoplaneterne. Dette er åbenbart en følge af den måde hvorpå planeter dannes overalt i Universet. "

Beta Pictoris b er en meget ung planet, kun 20 millioner år gammel (Jorden er 4,5 milliarder år gammel)[6]. Det ventes, at planeten vil køle af og skrumpe ind med tiden, det vil få den til at dreje endnu hurtigere [7]. Men andre processer kunne også være på spil, der kan ændre på planetens rotation. For eksempel bliver Jordens rotation langsommere p.g.a. tidevands vekselvirkninger med Månen.

Astronomerne har brugt en meget præcis teknik, der hedder højdispersions-spektroskopi, for at dele lyset i dets forskellige farver – d.v.s. lysets forskellige bølgelængder i spektret. Anvendelse af Dopplereffektens principper gør det muligt at se de forskellige bølgelængder fra forskellige dele af planeten, der bevæger sig med forskellige hastigher og i modsatte retninger under rotationen set fra Jorden. Astronomerne måtte også fjerne signalet fra den langt mere lysstærke værtsstjerne, inden de kunne måle rotationssignalet fra planeten.

"Vi har målt bølgelængderne af strålingen, som udsendes fra planeten, med en nøjagtighed af en hundredtusindedel for at målingerne er følsomme nok til, at doppleeffekten kan afsløre hastigheden af disse objekter," siger holdets leder, Ignas Snellen. "Ved at bruge denne teknik kan vi se, at planetens overflade bevæger sig imod os men også væk fra os, med adskillige forskellige hastigheder, der kun kan betyde at planeten drejer om sin akse."

Denne teknik er nært beslægtet med den Doppler billeddannelse, der er blev brugt i flere årtier til at kortlægge stjerneoverflader og for nyligt også overfladen af en brun dværgstjerne (Luhman 16B, eso1404). Beta Pictoris b's hurtige rotation vil gør det muligt at lave et globalt kort over planeten i fremtiden, der kunne vise skyformationer og store uvejr.

"Når vi har E-ELTs fantastiske vinkelopløsning og følsomhed, og en billeddannende højdispersions spektrograf, kan vi bruge denne teknik med en langt større udvalg af exoplaneter. Med det kommende instrument "Mid-infrared E-ELT Imager og Spectrograph (METIS)" kan vi kortlægge exoplaneter og undersøge meget mindre planeter end Beta Pictoris b med denne teknik," siger METIS' leder og medforfatter på en ny artikel, Bernhard Brandl. 

Noter

[1] Beta Pictoris har flere navne, f.eks. HD 39060, SAO 234134 og HIP 27321.

[2] Beta Pictoris er et kendt eksempel på en stjerne, der er omringet af en støvskive. Det er nu vist, at skiven strækker sig ud til en afstand, der er 1000 gange større end afstanden mellem Jorden og Solen. Tidligere observationer af Beta Pictoriss planet blev beskrivet i ESOs pressemeddelelser eso0842, eso1024 og eso1408.

[3] Observationerne anvendte også en teknik, der hedder adaptiv optik, som kan modvirke effekten af Jordens atmosfære, der ellers vil forringe billedkvaliteten selv for billeder taget på verdens bedste astronomiske observationssteder. Teknikken gør det muligt at tage meget skarpe billeder, der er næsten så gode som de, der blevet taget fra satellitobservatorier i rummet.

[4] Jupiters overflade er ikke fast og derfor kan vi ikke bestemme planetens rotationshastighed og derfor bruger observerer vi dens atmosfære ved ækvator, hvor hastigheden er 47.000 kilometer i timen.

[5] Jordens ækvatoriale rotationshastighed er 1674,4 kilometer i timen

[6] Tidligere målinger antydede, at systemet var yngre.

[7] Dette er en følge af bevarelsen af impulsmoment der er den samme effekt som får isskøjtere til at dreje hurtigere, når de tager deres arme tættere ind til kroppen.

[8] Brune dværgstjerner kaldes ofte for 'dumpestjerner' da de er for små at holde gang i atomare kernereaktioner, som sker i stjerner som Solen. 

Mere information

Disse resultater er udgivet i den videnskabelige artikel "Fast spin of a young extrasolar planet" af I. Snellen et al., der udkom i tidskriften Nature den 1. maj 2014

Forskerholdet består af Ignas A. G. Snellen (Leiden Observatory, Leiden University, Leiden, Holland), Bernhard Brandl (Leiden Observatory), Remco J. de Kok (Leiden Observatory, SRON Netherlands Institute for Space Research, Utrecht, Holland), Matteo Brogi (Leiden Observatory), Jayne Birkby (Leiden Observatory) og Henriette Schwarz (Leiden Observatory). 

 

ESO er den mest fremtrædende internationale astronomi-organisation i Europa og verdens mest produktive astronomiske observatorium. ESO har i dag følgende 15 medlemslande: Belgien, Brasilien, Danmark, Finland, Frankrig, Holland, Italien, Portugal, Schweiz og Storbritannien, Spanien, Sverige, Tjekkiet, Tyskland og Østrig. ESOs aktiviteter er fokuseret på design, konstruktion og drift af jordbaserede observationsfaciliteter for at muliggøre vigtige videnskabelige opdagelser inden for astronomi. ESO spiller også en ledende rolle for at fremme og organisere samarbejdet inden for astronomisk forskning. I Chile driver ESO tre unikke observatorier i verdensklasse: La Silla, Paranal og Chajnantor. På Paranal driver ESO Very Large Telescope (VLT), der er verdens mest avancerede astronomiske observatorium til observationer i synligt lys samt to kortlægningsteleskoper. VISTA arbejder i infrarødt lys og er verdens største kortlægningsteleskop, mens VLT Survey Telescope (VST) er det største teleskop, der udelukkende er bygget til at kortlægge himlen i synligt lys. ESO er den europæiske partner i et revolutionerede astronomisk teleskop kaldet ALMA, det største igangværende astronomiske projekt. ESO planlægger i øjeblikket et 39 meter optisk/nær-infrarødt teleskop kaldet European Extremely Large Telescope (E-ELT), der vil blive "verdens største øje mod himlen". 

Links

• Videnskabelig artikel
•  Billeder af VLT
• Billeder af CRIRES
• CRIRES instrumentet på VLT
• Mere om METIS: A Mid-infrared E-ELT Imager and Spectrograph
• Video om Beta Pictoris b resultater (fra Leiden University/NOVA, Holland) 

Kontakter

Ignas Snellen
Leiden Observatory
Leiden, The Netherlands
Tel: +31 71 52 75 838
Mobil: +31 63 00 31 983
E-mail: snellen@strw.leidenuniv.nl

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Mobil: +49 151 1537 3591
E-mail: rhook@eso.org

Ole J. Knudsen (Pressekontakt Danmark)
ESOs formidlingsnetværk og Aarhus Space Centre, Aarhus Universitet
Aarhus, Danmark
Tel: +45 8715 5597
E-mail: eson-denmark@eso.org

Connect with ESO on social media

Dette er en oversættelse af ESO pressemeddelelse eso1414 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.