Lehdistötiedote

Ensimmäinen eksoplaneetasta otettu näkyvän valon spektri

Uusi tekniikka maalaa lupaavaa tulevaisuudenkuvaa

22. huhtikuuta 2015

ESO:n, Chilessä sijaitsevan La Sillan observatorion HARPS-niminen planeettoja etsivä kone on tehnyt kaikkien aikojen ensimmäisen suoran havainnon eksoplaneetasta heijastuvan näkyvän valon spektristä. Nämä havainnot ovat myös paljastaneet uusia ominaisuuksia tästä kuuluisasta kohteesta — ensimmäisestä milloinkaan havaitusta normaalia tähteä kiertävästä eksoplaneetasta 51 Pegasi b. Tulokset lupaavat tälle tekniikalle jännittävää tulevaisuutta — erityisesti, kun käyttöön saadaan seuraavan sukupolven havaintolaitteet, kuten VLT-teleskoopin ESPRESSO ja laitteet E-ELT:n kaltaisilla tulevilla teleskoopeilla.

Eksoplaneetta 51 Pegasi b [1] sijaitsee noin 50 valovuoden etäisyydellä Maasta Pegasuksen tähdistössä. Se löydettiin vuonna 1995 ja muistetaan ikuisesti ensimmäisenä vahvistettuna Auringonkaltaista normaalia tähteä kiertävänä eksoplaneettana [2]. Sitä pidetään myös arkkityyppisenä kuumana jupiterina, joka on nykyään suhteellisen yleisenä pidetty luokka planeettoja, joilla on Jupiterin kaltainen koko ja massa, mutta kiertävät emotähteään paljon sitä lähempänä.

Tuon virstanpylväslöydän jälkeen on vahvistettu yli 1900 eksoplaneettaa 1200 planeettajärjestelmässä, mutta löytönsä kahdentenakymmenentenä vuosipäivänä 51 Pegasi b palaa areenalle jälleen kerran tarjoamaan uuden edistysaskeleen eksoplaneettatutkimuksessa.

Tämän uuden havainnon tehnyttä tutkimusryhmää johti Jorge Martins portugalilaisista Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) ja Universidade do Porto. Hän on nykyisin jatko-opiskelija ESO:n palveluksessa Chilessä. Ryhmä käytti Chilessä sijaitsevan La Sillan observatorion ESO 3.6-metrin teleskoopin HARPS-havaintolaitetta.

Eniten nykyään käytetty menetelmä tutkia eksoplaneetan kaasukehää on havaita emotähden spektriä sen suodattuessa planeetan kaasukehän läpi ylikulun aikana. Tekniikkaa kutsutaan transmissiospektroskopiaksi. Vaihtoehtoinen lähestymistapa on havaita järjestelmää tähden kulkiessa planeetan editse, mikä tarjoaa ensisijaisesti tietoa eksoplaneetan lämpötilasta.

Uusi tekniikka ei riipu planeetan ylikulun havaitsemisesta ja siten sitä voidaan mahdollisesti käyttää paljon useampien eksoplaneettojen tutkimiseen. Sen ansiosta planeetan spektri voidaan havaita suoraan näkyvän valon aallonpituuksilla, mikä tarkoittaa sitä, että planeetan muilla tekniikoilla saavuttamattomista ominaisuuksista voidaan tehdä johtopäätöksiä.

Emotähden spektriä käytetään mallina etsittäessä samankaltaiselta näyttävää valoa, jonka odotetaan heijastuvan planeetasta sen kulkiessa radallaan. Tämä on äärimmäisen vaikea tehtävä, sillä planeetat ovat uskomattoman himmeitä verrattuna häikäiseviin emotähtiinsä.

Planeetalta tuleva singaali jää helposti myös täysin muiden pikkuruisten vaikutusten häiriölähteiden varjoon [3]. Tällaisten vastoinkäymisten edessä tekniikan onnistuminen, kun sitä sovellettiin HARPS-havaintolaitteen aineistoon planeetasta 51 Pegasi b, tarjoaa äärimmäisen arvokkaan osoituksen toimintaperiaatteen toimivuudesta.

Jorge Martins selittää: "Tämäntyyppinen havaintotekniikka on tieteelle hyvin arvokas, sillä sen avulla me voimme mitata planeetan todellisen massan ja radan kaltevuuden, jotka ovat välttämättömiä ymmärtääksemme järjestelmää paremmin. Se tarjoaa meille myös arvion planeetan heijastuvuudesta eli albedosta, jota voidaan käyttää johtopäätöksiin sekä planeetan pinnan että kaasukehän koostumuksesta."

Planeetan 51 Pegasi b massan todettiin olevan noin puolet Jupiterin massasta ja kiertoradan kaltevuuden noin yhdeksän astetta Maata kohti olevaan suuntaan verrattuna [4]. Planeetta vaikuttaa halkaisijaltaan Jupiteria suuremmalta ja suuresti heijastavalta. Nämä ovat tyypillisiä ominaisuuksia kuumalle jupiterille, joka on hyvin lähellä emotähteään ja alttiina sen voimakkaalle säteilylle.

HARPS oli välttämätön ryhmän työlle, mutta se tosiasia, että tulos saatiin käyttäen ESO 3.6-metrin teleskooppia, jonka käytettävyys tällä tekniikalla on rajallista, on tähtitieteilijöille jännittävä uutinen. Tämänkaltaiset, olemassaolevat laitteet korvataan paljon kehittyneemmillä havaintolaitteilla suurilla teleskoopeilla, kuten ESO:n VLT-teleskoopilla (Very Large Telescope) ja tulevalla E-ELT -teleskoopilla (European Extremely Large Telescope) [5].

"Odotamme nyt innokkaasti ESPRESSO-spektrografin ensivaloa VLT-teleskoopilla, jotta voimme tehdä yksityiskohtaisempia tutkimuksia tästä ja muista planeettajärjestelmistä," päättää yksi uuden tutkimusjulkaisun kirjoittajista, Nuno Santos IA:sta ja Universidade do Portosta.

Lisähuomiot

[1] Sekä 51 Pegasi b että sen emotähti 51 Pegasi ovat kohteita, joille etsitään nimeä Kansainvälisen tähtitieteen unionin, IAU:n suurelle yleisölle suunnatussa NameExoWorlds-kilpailussa.

[2] Kaksi aikaisempaa planeettajärjestelmän kohdetta havaittiin kiertämässä pulsaria sen äärimmäisessä ympäristössä.

[3] Haaste on samanlainen kuin yritettäessä tutkia etäisen ja kirkkaan valon ympärillä lentävästä pikkuruisesta hyönteisestä heijastunutta himmeää hohdetta.

[4] Tämä tarkoittaa, että planeetan rata nähdään lähes sivulta Maapallolta katsottaessa, vaikka se ei ole tarpeeksi lähellä ylikulkujen tapahtumiseksi.

[5] VLT-teleskoopin ESPRESSO ja myöhemmin tulevat vieläkin tehokkaammat havaintolaitteet E-ELT:n kaltaisilla paljon suuremmilla teleskoopeilla mahdollistavat tarkkuuden ja valonkeruutehokkuuden merkittävän kasvun, minkä ansiosta voidaan havaita pienempia eksoplaneettoja samalla kun 51 Pegasi b:n kaltaisten planeettojen havaintoaineisto tulee paljon yksityiskohtaisemmaksi.

Lisätietoa

Tämä tutkimus esitettiin tutkimusjulkaisussa "Evidence for a spectroscopic direct detection of reflected light from 51 Peg b”, jonka kirjoittivat J. Martins et al. Julkaisu ilmestyy julkaisusarjassa Astronomy & Astrophysics 22. huhtikuuta 2015.

Tutkimusryhmään kuuluvat J. H. C. Martins (IA ja Universidade do Porto, Porto, Portugali; ESO, Santiago, Chile), N. C. Santos (IA ja Universidade do Porto), P. Figueira (IA ja Universidade do Porto), J. P. Faria (IA ja Universidade do Porto), M. Montalto (IA ja Universidade do Porto), I. Boisse (Aix Marseille Université, Marseille, Ranska), D. Ehrenreich (Observatoire de Genève, Genève, Sveitsi), C. Lovis (Observatoire de Genève), M. Mayor (Observatoire de Genève), C. Melo (ESO, Santiago, Chile), F. Pepe (Observatoire de Genève), S. G. Sousa (IA ja Universidade do Porto), S. Udry (Observatoire de Genève) ja D. Cunha (IA ja Universidade do Porto).

ESO on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 16 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Brasilia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Portugali, Puola, Ranska, Ruotsi, Saksa, Suomi, Sveitsi, Tanska ja Tšekin tasavalta. ESO toteuttaa kunnianhimoista ohjelmaa, joka keskittyy tehokkaiden maanpäällisten havaintovälineiden suunnitteluun, rakentamiseen ja käyttöön. Välineiden avulla tähtitieteilijät voivat tehdä merkittäviä tieteellisiä löytöjä. ESO:lla on myös johtava asema tähtitieteen tutkimuksen kansainvälisen yhteistyön edistämisessä ja organisoinnissa. ESO:lla on Chilessä kolme ainutlaatuista huippuluokan observatoriota: La Silla, Paranal ja Chajnantor. ESO:lla on Paranalilla Very Large Telescope (VLT), maailman kehittynein näkyvää valoa havainnoiva tähtitieteellinen observatorio, ja kaksi kartoitusteleskooppia. VISTA toimii infrapuna-alueella ja on maailman suurin kartoitusteleskooppi. VLT Survey Telescope on suurin vartavasten taivaan näkyvän valon kartoitukseen suunniteltu teleskooppi. ESO on yksi maailman suurimman tähtitieteellisen projektin, ALMA-teleskoopin pääyhteistyökumppaneista. Lähellä Paranalia sijaitsevalla Cerro Armazonesilla ESO rakentaa 39-metrin kokoista E-ELT -teleskooppia (European Extremely Large Telescope), josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

• Tutkimusjulkaisu
• Valokuvia La Sillalta

Yhteystiedot

Jorge Martins
Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço/Universidade do Porto
Porto, Portugal
Puh.: +56 2 2463 3087
Sähköposti: Jorge.Martins@iastro.pt

Nuno Santos
Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço/Universidade do Porto
Porto, Portugal
Puh.: +351 226 089 893
Sähköposti: Nuno.Santos@iastro.pt

Stéphane Udry
Observatoire de l’Université de Genève
Geneva, Switzerland
Puh.: +41 22 379 24 67
Sähköposti: stephane.udry@unige.ch

Isabelle Boisse
Aix Marseille Université
Marseille, France
Sähköposti: Isabelle.Boisse@lam.fr

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching, Germany
Puh.: +49 89 3200 6655
Matkapuhelin: +49 151 1537 3591
Sähköposti: rhook@eso.org

Pasi Nurmi (Lehdistön yhteyshenkilö Suomi)
ESO Science Outreach Network ja University of Turku
Turku, Finland
Puh.: +358 29 4504 358
Sähköposti: eson-finland@eso.org

Connect with ESO on social media