Lehdistötiedote

Eksoplaneetan ilmakehästä on havaittu toistaiseksi raskain alkuaine

13. lokakuuta 2022, Turku

Tähtitieteilijät ovat löytäneet Euroopan eteläisen observatorion VLT-teleskoopin (Very Large Telescope) avulla eksoplaneetan ilmakehästä raskaimman toistaiseksi löydetyn alkuaineen - bariumin. Bariumin löytyminen korkealta erittäin kuumien kaasujättiläisten WASP-76 b ja WASP-121 b ilmakehistä oli yllätys. Nämä ovat kaksi aurinkokuntamme ulkopuolella sijaitsevien tähtien ympärillä kiertävää eksoplaneettaa. Tämä odottamaton löytö herättää kysymyksiä siitä, millaisia nämä eksoottiset ilmakehät voisivat olla.

”On hämmentävää ja intuition vastaista, miksi näiden planeettojen ilmakehän ylemmissä kerroksissa on niin raskasta alkuainetta?” tohtorikoulutettava Tomás Azevedo Silva (Porton yliopisto ja Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA), Portugali) sanoi. Hän veti tänään Astronomy & Astrophysics -lehdessä julkaistua tutkimusta.

WASP-76 b ja WASP-121 b eivät ole aivan tavallisia eksoplaneettoja. Molemmat tunnetaan erittäin kuumina Jupitereina, koska ne ovat kooltaan verrattavissa Jupiteriin, ja erittäin korkeat pintalämpötilat nousevat yli 1000 °C:n yläpuolelle. Tämä johtuu niiden läheisyydestä isäntätähtiinsä, mikä tarkoittaa myös sitä, että kiertoaika tähden ympäri on vain yhdestä kahteen päivään. Tämä tekee näistä planeetoista melko eksoottisia. Esimerkiksi WASP-76 b:ssä tähtitieteilijät epäilevät, että siellä sataa rautaa.

Tutkijat olivat silti yllättyneitä löytäessään WASP-76 b:n ja WASP-121 b:n ylemmistä ilmakehistä bariumia, joka on 2,5 kertaa rautaa raskaampaa. ”Planeettojen suuren painovoiman vuoksi olettaisimme raskaiden alkuaineiden, kuten bariumin, putoavan nopeasti ilmakehän alempiin kerroksiin”, yksi artikkelin kirjoittajista Olivier Demangeon sanoi. Hän on tutkija ja myös Porton yliopistosta ja IA:sta.

”Teimme löydön oikeastaan vahingossa”, Azevedo Silva sanoi. ”Emme odottaneet, tai erityisesti etsineet bariumia ja jouduimme tarkistamaan, että havainto todella koski planeettaa, koska sitä ei oltu koskaan ennen nähty missään eksoplaneetassa.”

Se, että bariumia havaittiin molempien erittäin kuumien Jupiterien ilmakehissä, viittaa siihen, että tämä planeettojen ryhmä saattaa olla jopa oudompi kuin aiemmin ajateltiin. Vaikka näemme toisinaan bariumia omallakin taivaalla ilotulitteiden loistavana vihreänä värinä, tutkijoille kysymys on siitä, mikä luonnollinen prosessi voi aiheuttaa tämän raskaan alkuaineen olemassaolon näin korkealla. ”Tällä hetkellä emme ole varmoja siitä, mitkä mekanismit taustalla ovat”, Demangeon selitti.

Erittäin kuumat Jupiterit ovat todella hyödyllisiä eksoplaneettojen ilmakehien tutkimuksessa. Kuten Demangeon kertoi: ”Koska niiden ilmakehät ovat kaasumaisia ja kuumia, ne ovat myös laajoja, ja siten niiden havaitseminen ja tutkiminen on helpompaa kuin pienemmillä tai viileämmillä planeetoilla”.

Eksoplaneetan ilmakehän koostumuksen määrittäminen vaatii hyvin erikoistuneita laitteita. Analysoidakseen tähtien valoa, joka on suodattunut WASP-76 b:n ja WASP-121 b:n ilmakehän läpi, tutkimusryhmä käytti havainnoissa Chilessä ESO:n VLT:n ESPRESSO-instrumenttia. Tämän ansiosta useiden eri alkuaineiden havainnot olivat mahdollisia, barium mukaan lukien.

Nämä uudet tulokset osoittavat, että olemme vain tunnustelleet eksoplaneettojen mysteereitä. Tulevien instrumenttien, kuten korkean resoluution AmazoNes high Dispersion Echelle Spectrographin (ANDES) avulla, joka tulee toimimaan ESO:n tulevalla ELT-teleskoopilla (Extremely Large Telescope), tähtitieteilijät voivat tutkia suurten ja pienten eksoplaneettojen ilmakehiä maankaltaisten kivisten planeettojen ilmakehät mukaanlukien. Siten planeettoja voidaan tutkia paljon syvällisemmin ja kerätä lisää vihjeitä näiden outojen maailmojen luonteesta.

Lisätietoa

Tämä tutkimus on esitelty artikkelissa “Detection of Barium in the atmospheres of ultra-hot gas giants WASP-76b & WASP-121b”, joka julkaistaan Astronomy & Astrophysics (doi: 10.1051/0004-6361/202244489) lehdessä.

Tutkimuksessa mukana ovat olleet seuraavat tahot: T. Azevedo Silva (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade do Porto, Portugali [IA/UPorto, CAUP] ja Departamento de Física e Astronomia Faculdade de Ciências, Universidade do Porto, Portugali [FCUP]), O. D. S. Demangeon (IA/UPorto, CAUP ja FCUP), N. C. Santos (IA/UPorto, CAUP ja FCUP), R. Allart (Department of Physics, ja Institute for Research on Exoplanets, Université de Montréal, Kanada ja Observatoire astronomique de l’Université de Genève, Sveitsi [UNIGE]), F. Borsa (INAF – Osservatorio Astronomico di Brera, Italia) , E. Cristo (IA/UPorto, CAUP ja FCUP) , E. Esparza-Borges (Instituto de Astrofísica de Canarias, Espanja [IAC] ja Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna, Teneriffa, Espanja [IAC-ULL]) , J. V. Seidel (European Southern Observatory, Chile [ESO Chile]) , E. Palle (IAC) , S. G. Sousa (IA/UPorto), H. M. Tabernero (Centro de Astrobiología, CSIC-INTA, Espanja [CSIC-INTA]), M. R. Zapatero Osorio (CSIC-INTA), S. Cristiani (INAF – Osservatorio Astronomico di Trieste, Italia [INAF Trieste]), F. Pepe (UNIGE) , R. Rebolo (IAC ja IAC-ULL) , V. Adibekyan (IA/UPorto ja FCUP), Y. Alibert (Physikalisches Institut, University of Bern, Sveitsi), S. C. C. Barros (IA/UPorto ja FCUP), V. Bourrier (UNIGE) , P. Di Marcantonio (INAF Trieste), V. D’Odorico (INAF Trieste, Scuola Normale Superiore, Italia ja Institute for Fundamental Physics of the Universe, Trieste, Italia [IFPU]), D. Ehrenreich (UNIGE and Centre Vie dans l’Univers, Faculté des sciences de l’Université de Genève, Sveitsi), P. Figueira (UNIGE ja IA/UPorto), J. I. González Hernández (IAC ja Universidad de La Laguna, Departamento de Astrofísica, Espanja), C. J. A. P. Martins (UA/UPorto ja Centro de Astrofísica da Universidade do Porto, Portugali), A. Mehner (ESO Chile) , G. Micela (INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo, Italia), P. Molaro (INAF Trieste ja IFPU), D. Mounzer (UNIGE), N. J. Nunes (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa and Departamento de Física, Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, Portugali), A. Sozzetti (INAF - Osservatorio Astrofisico di Torino, Italia), A. Suárez Mascareño (IAC ja IAC-ULL), ja S. Udry (UNIGE).

Euroopan eteläinen observatorio (ESO) tekee maailmankaikkeuden salaisuuksien tutkimisen mahdolliseksi kaikille tutkijoille ympäri maailman. Suunnittelemme, rakennamme ja operoimme huippuluokan maanpäälisiä observatorioita, joita tähtitieteilijät käyttävät jännittävien tutkimusongelmien ratkaisemiseen ja populääritähtitieteen edistämiseen. Me edistämme myös kansainvälistä yhteistyötä tähtitieteen alalla. ESO perustettiin hallitustenväliseksi järjestöksi vuonna 1962 ja nykyään ESO:ssa on mukana 16 jäsenvaltiota (Itävalta, Belgia, Tšekki, Tanska, Ranska, Suomi, Saksa, Irlanti, Italia, Alankomaat, Puola, Portugali, Espanja, Ruotsi, Sveitsi ja Yhdistynyt kuningaskunta) yhdessä Chilen isäntävaltion kanssa ja Australian kanssa strategisena kumppanina. ESO:n pääkonttori ja sen vierailijakeskus ja planetaario, ESO Supernova, sijaitsevat lähellä Müncheniä Saksassa. Chilen Atacaman aavikko on upea paikka, jossa on ainutlaatuiset olosuhteet tähtitaivaan tarkkailuun. Se on kaukoputkiemme sijoituspaikka. ESO:lla on kolme havaintopaikkaa: La Silla, Paranal ja Chajnantor. Paranalissa ESO operoi Very Large Telescope (VLT) kaukoputkea ja siihen liittyvää Very Large Telescope Interferometria sekä paikalla sijaitsevia taivaankartoitusteleskooppeja, kuten infrapuna-alueella toimivaa VISTAa. Paranalissa ESO isännöi ja operoi myös Cherenkov Telescope Array South havaintolaitetta, joka on maailman suurin ja herkin gamma-alueella havaitseva observatorio. ESO operoi yhdessä kansainvälisten kumppaneiden kanssa APEX- ja ALMA-observatriota Chajnantorilla, jotka ovat kaksi millimetri- ja alimillimetrin alueella toimivaa havaintolaitetta. Rakennamme parhaillaan Paranalin lähelle Cerro Armazonesille "maailman suurinta silmää taivaalle”, ESO:n Erittäin suurta kaukoputkea (Extremely Large Telescope, ELT). Santiagossa, Chilessä sijaitsevista toimipisteistämme tuemme toimintaamme Chilessä ja olemme yhteydessä chileläisiin yhteistyökumppaneihin ja yhteiskuntaan.

Linkit

• Tutkimusartikkeli
• VLT:n kuvia
• Lue lisää ESO:n Erittäin suuresta teleskoopista
• Median edustaja: Tilaa uutiskirje saadaksesi julkaisusulun alaiset uutiset omalla kielelläsi
• Tukija, onko sinulla kerrottavaa? Pitchaa oma tutkimuksesi!

Yhteystiedot

Tomás Azevedo Silva
Instituto de Astrofisica e Ciências do Espaço, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto
Porto, Portugal
Sähköposti: Tomas.Silva@astro.up.pt

Olivier Demangeon
Instituto de Astrofisica e Ciências do Espaço, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto
Porto, Portugal
Puh.: +351 226 089 855
Sähköposti: olivier.demangeon@astro.up.pt

Nuno Santos
Instituto de Astrofisica e Ciências do Espaço, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto
Porto, Portugal
Sähköposti: Nuno.Santos@astro.up.pt

María Rosa Zapatero Osorio
Centro de Astrobiología (CSIC-INTA)
Madrid, Spain
Sähköposti: mosorio@cab.inta-csic.es

Hugo Tabernero
Centro de Astrobiología (CSIC-INTA)
Madrid, Spain
Sähköposti: htabernero@cab.inta-csic.es

Jonay González Henández
Instituto de Astrofísica de Canarias
Tenerife, Spain
Sähköposti: jonay@iac.es

Alejandro Suárez Mascareño
Instituto de Astrofísica de Canarias
Tenerife, Spain
Sähköposti: alejandro.suarez.mascareno@iac.es

Paolo Molaro
INAF Osservatorio Astronomico di Trieste
Trieste, Italy
Sähköposti: paolo.molaro@inaf.it

Baptiste Lavie
University of Geneva
Geneva, Switzerland
Sähköposti: Baptiste.Lavie@unige.ch

Juan Carlos Muñoz Mateos
ESO Media Officer
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6176
Sähköposti: press@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