Pressmeddelande

Titanskyar över en helvetisk värld

ESO:s VLT gör den första upptäckten av titanoxid hos en exoplanet

13 september 2017

Astronomer har med hjälp av ESO:s Very Large Telescope för första gången upptäckt titanoxid i en exoplanets atmosfär. Upptäckten hos planeten WASP-19b, en så kallad het Jupiter, kunde göras tack vare det kraftfulla instrumentet FORS2, och ger unik information om den kemiska uppsättningen samt temperaturen och trycket i atmosfären hos denna ovanliga och väldigt varma värld. Forskningsresultaten publiceras idag i tidskriften Nature.

Ett forskarlag som leds av Elyar Sedaghati, forskarassistent hos ESO och nyexaminerad från TU Berlin (Berlins tekniska universitet), har gjort den mest detaljerade granskningen hittills av atmosfären hos exoplaneten WASP-19b. Denna spännande planet har ungefär samma massa som Jupiter men ligger mycket nära sin värdstjärna. Den fullbordar ett varv runt på bara 19 timmar och temperaturen i dess atmosfär uppskattas vara omkring 2000 grader Celsius.

När WASP-19b passerar framför sin värdstjärna passerar en del av stjärnans ljus genom planetens atmosfär och lämnar subtila fingeravtryck i ljuset som så småningom når jorden. Men hjälp av instrumentet FORS2 på Very Large Telescope kunde forskarna analysera detta ljus. Analysen ledde fram till slutsatsen att atmosfären innehåller små mängder av titanoxid, vatten och spår av natrium, samt ett heltäckande dis som effektivt sprider ljus.

Elyar Sedaghati, som arbetade med projektet under två år som doktorand vid ESO, förklarar vidare.

– Att upptäcka denna typ av molekyler är å andra sidan ingen enkel prestation. Det krävs inte bara mätningar med utomordentlig kvalité, men vi behöver också utföra en sofistikerad analys. För att dra våra slutsatser använde vi en algoritm som kunde utforska många miljoner spektra som sträcker sig över ett brett spann av kemiska sammansättningar, temperaturer samt egenskaperna hos moln eller dis.

Titanoxid är sällsynt på jorden. Man vet att det existerar i svala stjärnors atmosfärer. Hos heta planeter som WASP-19b fungerar molekylen som en värmeabsorberare i atmosfären. Om de finns i tillräckliga mängder kan molekyler av titanoxid hindra värme från att ta sig in i eller fly från atmosfären, vilket leder till termisk inversion – temperaturen är högre i den yttre atmosfären och längre ner är situationen den motsatta. Ozon spelar en liknande roll i jordens atmosfär där den orsakar inversion i stratosfären.

Ryan MacDonald, astronom vid Cambridgeuniversitetet, Storbritannien, ingår också i forskarlaget.

– Förekomsten av titanoxid i WASP-19b:s atmosfär kan ha betydande effekter på atmosfärens temperaturstruktur och cirkulation, säger han.

Nikku Madhusudhan, också vid Cambridgeuniversitetet, koordinerade observationernas teoretiska tolkning.

– Att kunna undersöka exoplaneter på denna detaljnivå är lovande och väldigt spännande, säger han.

Astronomer samlade in observationer av WASP-19b under mer än ett år. De kunde mäta den relativa variationen i planetens radie i de olika våglängder av ljus som passerade genom exoplanetens atmosfär. Man jämförde sedan dessa observationer med atmosfärsmodeller och kunde på så vis uppskatta olika egenskaper hos planeten, bland dem dess kemiska uppsättning.

Med denna nya information om förekomsten av metalloxider som titanoxid och andra ämnen blir det möjligt att skapa mer tillförlitliga modeller av exoplaneters atmosfärer. I framtiden, när astronomer kan observera atmosfären hos eventuellt beboeliga planeter, kommer de förbättrade modellerna att ge forskare en mycket bättre uppfattning om hur sådana observationer ska tolkas.

– Denna viktiga upptäckt är resultatet av en uppgradering av instrumentet FORS som gjordes exakt för detta ändamål. Sedan dess har FORS2 blivit det bästa instrumentet för att utföra denna typ av studier från marken, avslutar Henri Boffin vid ESO som ledde uppgraderingsprojektet.

Noter

 

Mer information

Resultaten presenteras i en forskningsartikel med titeln “Detection of titanium oxide in the atmosphere of a hot Jupiter” av Elyar Sedaghati m. fl. och publiceras i tidsskriften Nature.

Forskarlaget består av Elyar Sedaghati (ESO; Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Tyskland; och TU Berlin, Tyskland), Henri M.J. Boffin (ESO), Ryan J. MacDonald (Cambridge University, Storbritannien), Siddharth Gandhi (Cambridge University, Storbritannien), Nikku Madhusudhan (Cambridge University, Storbritannien), Neale P. Gibson (Queen’s University Belfast, Storbritannien), Mahmoudreza Oshagh (Georg-August-Universität Göttingen, Tyskland), Antonio Claret (Instituto de Astrofísica de Andalucía - CSIC, Spanien) and Heike Rauer (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Tyskland och TU Berlin, Tyskland).

ESO, Europeiska sydobservatoriet, är Europas främsta samarbetsorgan för astronomisk forskning och världens mest produktiva astronomiska observatorium. Det stöds av 16 länder: Belgien, Brasilien, Danmark, Finland, Frankrike, Italien, Nederländerna, Polen, 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 två kartläggningsteleskop. VISTA arbetar i infrarött ljus och är världens största kartläggningsteleskop och VST (VLT Survey Telescope) är det största teleskopet som konstruerats enbart för att kartlägga himlavalvet i synligt ljus. ESO är en huvudpartner i ALMA, världens hittills största astronomiska projekt. Och på Cerro Armazones, nära Paranal, bygger ESO det extremt stora 39-metersteleskopet för synligt och infrarött ljus, ELT. Det kommer att bli ”världens största öga mot himlen”.

Länkar

• Forskningsartikeln i Nature

• Bilder på ESO:s Very Large Telescope

Kontakter

Elyar Sedaghati
ESO Fellow
Vitacura, Santiago, Chile
Tel: +56 2 2463 6537
E-post: esedagha@eso.org

Henri Boffin
ESO
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6542
E-post: hboffin@eso.org

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

Johan Warell (press contact Sverige)
ESO Science Outreach Network
Skurup, Sverige
Tel: +46-706-494731
Email: eson-sweden@eso.org

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso1729 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.