Pressemeddelelse

Exoplanetatmosfære har skyer af jern og silikater afslører GRAVITY

Frontlinieinstrument på VLT viser detaljer om en stormhærget exoplanet ved brug af optisk interferometri

27. marts 2019

Exoplaneten har en sammensat atmosfære med skyer af jern og silikater, som hvirvler i en storm, som dækker hele planeten. Det er instrumentet GRAVITY på ESOs Very Large Telescope Interferometer (VLTI), som har foretaget sin første direkte observation af en exoplanet ved brug af optisk interferometri. Metoden giver enestående muligheder for bestemme egenskaberne ved mange af de exoplaneter, som kendes idag.

 

De nye resultater blev offentliggjort idag i en kort artikel fra GRAVITY Collaboration [1],  i tidsskriftet Astronomy and Astrophysics. Forskergruppen præsenterer observationer baseret på optisk interferometri af exoplaneten  HR8799e. Exoplaneten blev opdaget i 2010, og den kredser om en ung hovedseriestjerne, som befinder sig 129 lysår fra Jorden, i retning af stjernebilledet Pegasus.

Det er nødvendigt med et instrument med meget høj opløsningsevne og følsomhed, for at kunne nå frem til dagens resultater for HR8799e. GRAVITY bruger de fire unitteleskoper ved ESOs VLT, så de kobles sammen til hvad der ligner et enkelt større teleskop; den teknik, som kaldes interferometry [2]. Koblingen skaber et superteleskop - det, som kaldes VLTI - som kan indfange lyset fra HR8799e's atmosfære og skille det fra stjernens skarpe lys.

HR8799 er en ‘super-Jupiter’; en klode, som ikke ligner nogen af dem, vi kender fra vores eget Solsystem. Den er tungere og meget yngre end nogen af de planeter, som kredser om Solen. Bare 30 millioner år gammel, kan denne babyplanet fortælle forskerne noget om planetdannelse og planetsystemers opståen. Exoplaneten er i øvrigt ret så ugæstfri: der er energi tilovers fra dens dannelse, og der er en voldsom drivhuseffekt, så temperaturen på HR8799e er omkring 1 000°C.

Det er første gang optisk interferometri er blevet brugt til at undersøge detaljer ved en exoplanet, og den nye teknik har givet et yderst detaljeret spectrum i en kvalitet, som ikke tidligere er set - det er ti gange bedre end, hvad der tidligere er opnået. Forskerholdets målinger har afsløret, hvad HR8799es atmosfære består af - og det var noget overraskende.

"Vores analyser viser, at HR8799e har en atmosfære med meget mere kulilte end methan, og det er ikke noget, man ville forvente i en situation med kemisk ligevægt," forklare lederen af forskerholdet Sylvestre Lacour fra CNRS ved Observatoire de Paris, PSL og Max Planck Instituttet for Ekstraterrestrisk Fysik. "Den bedste måde, hvorpå vi kan forklare det her overraskende resultat er, at der må være kraftige lodretgående vinde i atmosfæren, som forhindrer kulilten i at reagere med hydrogen og danne methan."

Forskerne opdagede tillige, at atmosfæren indeholder skyer af jern- og silikatstøv. Sammenholdt med overskudet af kulilte, antyder det også, at atmosfæren omkring HR8799e gemmer på en enorm og meget voldsom storm.

"Vore observationer tyder på en klode af gasarter, som får sin energi fra det indre i form af termisk stråling, som gennemtrænger de hvirvlende mørke skyer," forklarer Lacour. "Det er konvektionsstrømninger, som transporterer skyerne af silikater og jernpartikler. De brydes så op, og regner ned imod exoplanetens indre. Det giver os et billede af en dynamisk atmosfære omkring en kæmpe exoplanet under dannelse, og hvor der foregår komplekse fysiske og kemiske processer."

Resultaterne fortsætter den imponerende række af opdagelser med GRAVITY. De omfatter blandt andet sidste års  observation af gas, som hvirvler med 30% af lysets hastighed lige udenfor begivenhedshorisonten til de tunge sorte hul i Mælkevejens centrum. Det er også en ny måde at observere exoplaneter på, ud over det allerede omfattende arsenal af metoder, som står til rådighed med ESOs teleskoper og instrumenter. Vi venter spændt på mange flere spændende opdagelser [4].

Noter

 

[1] Instrumentet GRAVITY er udviklet i et samarbejde imellem Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (Tyskland), LESIA på Paris Observatory–PSL / CNRS / Sorbonne Université / Univ. Paris Diderot and IPAG of Université Grenoble Alpes / CNRS (Frankrig), Max Planck Institute for Astronomy (Tyskland), University of Cologne (Tyskland), CENTRA–Centro de Astrofisica e Gravitação (Portugal) og ESO.

[2] Interferometry er en teknik, som gør det muligt for astronomerne at simulere et superteleskop ved at kombinere flere mindre teleskoper. ESOs VLTI er et interferometrisk teleskop, hvor man kombinere to eller flere af Unitteleskoperne, som udgør Very Large Telescope, eller alle fire mindre Auxiliary Telescopes. Hvert af de fire UT har en spejldiameter på hele 8,2 meter, og ved at kombinere dem, kan man skabe et samlet teleskop med 25 gange større opløsningsevne, end hvad et enkelt af Unitteleskoperne kan levere alene.

[3] Exoplaneter kan observeres med mange forskellige metoder. Nogle er indirekte, som for eksempel radialhastighedsmetoden , som bruges af blandt andet ESOs exoplanetinstrument HARPS . Her måles hvor meget en exoplanet trækker i dens værtsstjerne. Direkte metoder, som det, vi nævner her som anvendt for første gang, bygger på at observere exoplaneten selv direkte, istedet for at studere dens virkning på værtsstjernen. En tredje af de mange metoder er transitmetoden, hvor man registrerer den lille ændring i stjernens lysstyrke, som fremkommer, når en exoplanet passerer ind foran stjernen i synslinien til Jorden.

 [4] Iblandt de nyeste exoplanetopdagelser, som er gjort med ESOs teleskoper er den fra sidste år, hvor en super-Jord i kredsløb om Barnards Stjerne blev fundet, og ALMAs opdagelser af unge planeter, som kredser om en nyfødt stjerne, hvor en anden ny måleteknik til opdagelse af exoplaneter blev anvendt.

Mere information

 

Forskningsresultatet her er offentliggjort i en artikel med titlen  “First direct detection of an exoplanet by optical interferometry” i Astronomy and Astrophysics.

Forskerholdet består af :  S. Lacour (LESIA, Observatoire de Paris - PSL, CNRS, Sorbonne Universités, UPMC Univ. Paris 06, Univ. Paris Diderot, Meudon, Frankrig [LESIA]; Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Garching, Tyskland [MPE]), M. Nowak (LESIA), J. Wang (Department of Astronomy, California Institute of Technology, Pasadena, USA), O. Pfuhl (MPE), F. Eisenhauer (MPE), R. Abuter (ESO, Garching, Tyskland), A. Amorim (Universidade de Lisboa, Lisbon, Portugal; CENTRA - Centro de Astrofísica e Gravitação, IST, Universidade de Lisboa, Lisbon, Portugal), N. Anugu (Faculdade de Engenharia, Universidade do Porto, Porto, Portugal; School of Physics, Astrophysics Group, University of Exeter, Exeter, United Kingdom), M. Benisty (Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, Frankrig [IPAG]), J.P. Berger (IPAG), H. Beust (IPAG), N. Blind (Observatoire de Genève, Université de Genève, Versoix, Switzerland), M. Bonnefoy (IPAG), H. Bonnet (ESO, Garching, Tyskland), P. Bourget (ESO, Santiago, Chile), W. Brandner (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Tyskland [MPIA]), A. Buron (MPE), C. Collin (LESIA), B. Charnay (LESIA), F. Chapron (LESIA) , Y. Clénet (LESIA), V. Coudé du Foresto (LESIA), P.T. de Zeeuw (MPE; Sterrewacht Leiden, Leiden University, Leiden, Nederlandene), C. Deen (MPE), R. Dembet (LESIA), J. Dexter (MPE), G. Duvert (IPAG), A. Eckart (1st Institute of Physics, University of Cologne, Cologne, Tyskland;  Max Planck Institute for Radio Astronomy, Bonn, Tyskland), N.M. Förster Schreiber (MPE), P. Fédou (LESIA), P. Garcia (Faculdade de Engenharia, Universidade do Porto, Porto, Portugal; ESO, Santiago, Chile; CENTRA - Centro de Astrofísica e Gravitação, IST, Universidade de Lisboa, Lisbon, Portugal), R. Garcia Lopez (Dublin Institute for Advanced Studies, Dublin, Irland; MPIA), F. Gao (MPE), E. Gendron (LESIA), R. Genzel (MPE; Departments of Physics and Astronomy, University of California, Berkeley, USA), S. Gillessen (MPE), P. Gordo (Universidade de Lisboa, Lisbon, Portugal; CENTRA - Centro de Astrofísica e Gravitação, IST, Universidade de Lisboa, Lisbon, Portugal), A. Greenbaum (Department of Astronomy, University of Michigan, Ann Arbor, USA), M. Habibi (MPE), X. Haubois (ESO, Santiago, Chile), F. Haußmann (MPE), Th. Henning (MPIA), S. Hippler (MPIA), M. Horrobin (1st Institute of Physics, University of Cologne, Cologne, Tyskland), Z. Hubert (LESIA), A. Jimenez Rosales (MPE), L. Jocou (IPAG), S. Kendrew (European Space Agency, Space Telescope Science Institute, Baltimore, USA; MPIA), P. Kervella (LESIA), J. Kolb (ESO, Santiago, Chile), A.-M. Lagrange (IPAG), V. Lapeyrère (LESIA), J.-B. Le Bouquin (IPAG), P. Léna (LESIA), M. Lippa (MPE), R. Lenzen (MPIA), A.-L. Maire (STAR Institute, Université de Liège, Liège, Belgien; MPIA), P. Mollière (Sterrewacht Leiden, Leiden University, Leiden, Nederlandene), T. Ott (MPE), T. Paumard (LESIA), K. Perraut (IPAG), G. Perrin (LESIA), L. Pueyo (Space Telescope Science Institute, Baltimore, USA), S. Rabien (MPE), A. Ramírez (ESO, Santiago, Chile), C. Rau (MPE), G. Rodríguez-Coira (LESIA), G. Rousset (LESIA), J. Sanchez-Bermudez (Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México, Mexico City, Mexico; MPIA), S. Scheithauer (MPIA), N. Schuhler (ESO, Santiago, Chile), O. Straub (LESIA; MPE), C. Straubmeier (1st Institute of Physics, University of Cologne, Cologne, Tyskland), E. Sturm (MPE), L.J. Tacconi (MPE), F. Vincent (LESIA), E.F. van Dishoeck (MPE; Sterrewacht Leiden, Leiden University, Leiden, Nederlandene), S. von Fellenberg (MPE), I. Wank (1st Institute of Physics, University of Cologne, Cologne, Tyskland), I. Waisberg (MPE) , F. Widmann (MPE), E. Wieprecht (MPE), M. Wiest (1st Institute of Physics, University of Cologne, Cologne, Tyskland), E. Wiezorrek (MPE), J. Woillez (ESO, Garching, Tyskland), S. Yazici (MPE; 1st Institute of Physics, University of Cologne, Cologne, Tyskland), D. Ziegler (LESIA), and G. Zins (ESO, Santiago, Chile).

ESO er den fremmeste fællesnationale astronomiorganisation i Europa, og verdens langt mest produktive jordbaserede astronomiske observatorium. 16 lande er med i ESO: Belgien, Danmark, Finland, Frankrig, Irland, Italien, Nederlandene, Polen, Portugal, Spanien, Sverige, Schweiz, Storbritannien, Tjekkiet, Tyskland og Østrig, og desuden værtsnationen Chile. Australien er med som strategisk partner. ESO har et ambitiøst program, som gør det muligt for astronomer at gøre vigtige videnskabelige opdagelser. Programmet har focus på design, konstruktion og drift af stærke jordbaserede observatorier. Desuden har ESO en ledende rolle i formidling og organisering af samarbejde omkring astronomisk forskning. ESO driver tre enestående observatorier i verdensklasse i Chile: La Silla, Paranal og Chajnantor. På Paranal driver ESO VLT, Very Large Telescope, som er verdens mest avancerede observatorium for synligt lys, samt to oversigtsteleskoper. VISTA, som observerer i infrarødt, er verdens største oversigtsteleskop, og VLT Survey Teleskopet er det største teleskop bygget til at overvåge himlen i synligt lys. ESO er en af de største partnere i ALMA, som er det største eksisterende astronomiprojekt. For tiden bygges ELT, et 39 m optisk og nærinfrarødt teleskop på Cerro Armazones, tæt ved Paranal. Det bliver "verdens største himmeløje".

Links

• Forskningsartiklen 
• Fotos af GRAVITY
• Fotos af VLT

Kontakter

Sylvestre Lacour
CNRS/LESIA, Observatoire de Paris - PSL
5 place Jules Janssen, Meudon, France
Tel: +33 6 81 92 53 89
E-mail: Sylvestre.lacour@observatoiredeparis.psl.eu

Mathias Nowak
CNRS/LESIA, Observatoire de Paris - PSL
5 place Jules Janssen, Meudon, France
Tel: +33 1 45 07 76 70
Mobil: +33 6 76 02 14 48
E-mail: Mathias.nowak@observatoiredeparis.psl.eu

Dr. Paul Mollière
Sterrewacht Leiden, Huygens Laboratory
Leiden, The Netherlands
Tel: +31 64 2729185
E-mail: molliere@strw.leidenuniv.nl

Calum Turner
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6670
E-mail: pio@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 eso1905 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.