Pressmeddelande

En superjords atmosfär analyserad för första gången

1 december 2010

För första gången har atmosfären runt en superjord analyserats av en internationell forskargrupp av astronomer som använde ESO:s jätteteleskop VLT. Planeten, som betecknas GJ 1214b, observerades då den passerade framför sin värdstjärna. En del av ljuset från stjärnan passerade genom planetens atmosfär och forskarna kunde därigenom fastslå att atmosfären antingen mest består av vattenånga alternativt av tjocka moln eller dis. Resultaten från studien publiceras i tidskriften Nature den 2 december 2010.

Planeten GJ 1214b upptäcktes år 2009 med instrumentet HARPS på ESO:s 3,6-metersteleskop i Chile (eso0950) [1].  En preliminär analys pekade på planeten hade en atmosfär. Det har nu bekräftats och atmosfären har analyserats av ett internationellt forskarlag av astronomer, lett av Jacob Bean (Harvard-Smithsonian-centret för astrofysik), genom att använda instrumentet FORS på ESO:s VLT.

– Det här är den första superjord som har fått sin atmosfär analyserad. Vi har nått en verklig milstolpe på vägen mot att kunna beskriva dessa planeter i detalj, säger Bean.

GJ 1214b har en radie som är ungefär 2,6 gånger större än jordens och väger ungefär 6,5 gånger mer, vilket gör att den hamnar bland den typ av exoplaneter som kallas superjordar. Dess värdstjärna är belägen cirka 40 ljusår från jorden i stjärnbilden Ormbäraren. Stjärnan är ljussvag [2], men också liten vilket gör att planeten är förhållandevis stor i jämförelse med stjärnan och därför enklare att observera. Planeten passerar framför stjärnan var 38:e timme på ett avstånd på bara två miljoner kilometer. Det är bara en sjuttiondedel av avståndet mellan jorden och solen.

För att kunna studera atmosfären så observerade forskarlaget ljuset från stjärnan när planeten befann sig framför den [4]. Under sådana så kallade planetpassager färdas en del av stjärnljuset genom planetens atmosfär och ljus med vissa våglängder absorberas. Precis vilka våglängder bestäms av atmosfärens kemiska sammansättning och planetens väder. Forskarna jämförde sedan de nya, noggranna mätningarna med vad de hade kunnat vänta sig se för några rimliga atmosfärsammansättningar.

Innan de nya observationerna gjordes hade astronomer föreslagit tre olika möjliga atmosfärer för GJ 1214b. Den första förslaget var den spännande idén att planeten är höljd i vatten, i form av ånga på grund av närheten till stjärnan. Det andra alternativet var att planeten är en stenplanet med en atmosfär som till största delen består av väte, men med höga moln eller dis som skymmer sikten. Den tredje möjligheten var att exoplaneten är en mini-Neptunus, med en liten kärna av sten och en djup atmosfär som är rik på väte.

I de nya mätningarna syns emellertid inga spår av väte. Det tredje alternativet är därmed uteslutet. Atmosfären kan alltså innehålla mycket vattenånga. Alternativt är den, likt atmosfärerna hos Venus och Titan i vårt solsystem, täckt av dimma och dis som döljer eventuella kännetecken av väte.

– Nu kan vi inte säga exakt vad som atmosfären består av. Men det är ändå ett spännande framsteg för oss att trots avståndet till planeten kunna ringa in möjligheterna till ett val mellan ångande och dimhöljd, säger Jacob Bean.

– Uppföljningsobservationer i infrarött ljus med längre våglängd behövs nu för att kunna bestämma vilken av dessa atmosfärer finns på GJ 1214b, avslutar Bean.

Noter

[1] Antalet bekräftade exoplaneter nådde 500 den 19 november 2010. Sedan dess har ännu fler planetupptäckter bekräftats. Besök http://exoplanet.eu/catalog.php för att få det aktuella antalet.

[2] Sedd från en plats på samma avstånd som jordens avstånd från solen, skulle stjärnan GJ 1214 se ut att vara 300 gånger ljussvagare än solen.

[3] Den stora ljusinsamlingsytan hos ESO:s Very Large Telescope var absolut nödvändig för att få tillräckligt säkra mätningar på planeten. Detta eftersom stjärnan GJ 1214 själv är ganska ljussvag: den är mer än 100 gånger svagare i synligt ljus än värdstjärnorna för de två mest välstuderade exoplaneterna av typen “heta Jupitrar”.

[4] GJ 1214b:s atmosfäriska sammansättning studerades med instrumentet FORS på VLT. FORS kan utföra mycket precisa spektroskopiska mätningar i kortvågigt infrarött ljus på flera objekt åt gången. FORS var ett av de första instrumenten som installerades på Very Large Telescope.

Mer information

Forskningsresultaten presenteras i en artikel i tidskriften Nature den 2 december 2010.

Forskarlaget består av Jacob Bean (Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics, USA), Eliza Miller-Ricci Kempton (University of California, Santa Cruz, USA) och Derek Homeier (Institute for Astrophysics, Göttingen, Tyskland).

ESO, Europeiska sydobservatoriet, är Europas främsta samarbetsorgan för astronomisk forskning och världens mest produktiva astronomiska observatorium. Det stöds av 14 länder: Belgien, Danmark, Finland, Frankrike, Italien, Nederländerna, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike. ESO:s ambitiösa verksamhet rör design, konstruktion och drift av avancerade markbaserade forskningsanläggningar som gör det möjligt för astronomer att göra banbrytande vetenskapliga upptäckter. ESO spelar dessutom en ledande roll i att främja och organisera samarbeten inom astronomisk forskning. ESO driver tre unika observationsplatser i Chile: La Silla, Paranal och Chajnantor. Vid Paranal finns Very Large Telescope, världens mest avancerade observatorium för synligt ljus, och VISTA, det största kartläggningsteleskopet. ESO bidrar dessutom till ALMA, ett revolutionerande astronomiskt teleskop och världens hittills största astronomiska projekt. ESO planerar för närvarande bygget av ett 42-meters europeiskt extremt stort teleskop för synligt och infrarött ljus, E-ELT, som kommer att bli ”världens största öga mot himlen”.

Länkar

• Forskningsartikeln
• Foton av VLT

Kontakter

Jacob Bean
Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics
Cambridge, USA
Tel: +1 617 495 7743
Mobil: +1 857 225 3818
E-post: jbean@cfa.harvard.edu

Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal, E-ELT and Survey Telescopes Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Mobil: +49 151 1537 3591
E-post: rhook@eso.org

Johan Warell (Presskontakt för Sverige)
ESO:s nätverk för vetenskaplig kommunikation
Skurup, Sverige
Tel: +46-706-494731
E-post: eson-sweden@eso.org

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso1047 som har tagits fram inom ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer. ESON-representanterna fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Johan Warell.