Pressmeddelande

GRAVITY bryter ny mark i studiet av exoplaneter

Ett högteknologiskt VLTI-instrument avslöjar en stormig exoplanet med hjälp av optisk interferometri

27 mars 2019

GRAVITY-instrumentet på ESO:s Very Large Telescope har utfört den första direkta observationen av en exoplanet med hjälp av optisk interferometri. Denna observationsteknik avslöjar en exoplanet med en planetomfattande storm och en komplex atmosfär med moln av järn och silikater.

Resultatet publicerades i dag i en artikel i tidskriften Astronomy and Astrophysics som författats av GRAVITY Collaboration [1]. I artikeln presenteras  observationer av exoplaneten HR 8799e utförda med optisk intererometri. Denna exoplanet upptäcktes 2010 i omloppsbana kring den unga huvudseriestjärnan HR 8799 som ligger 129 ljusår från jorden i stjärnbilden Pegasus.

För att nå dessa nya kunskaper om HR 8799e krävdes ett instrument med mycket hög upplösning och känslighet. GRAVITY kan använda alla fyra teleskopen i ESO:s Very Large Telescope (VLT) med interferometri på ett sätt där de fungerar som ett gemensamt teleskop [2]. Genom att optiskt länkas samman till ett mycklet större teleskop – VLTI – kunde ljuset från HR 8799e och dess moderstjärna analyseras.

HR 8799e är en "super-Jupiter", en planet av ett slag som inte finns i vårt eget solsystem, mycket mer massiv och mycket yngre än solsystemets planeter. Dess ålder är endast 30 miljoner år vilket ger astronomerna ett fönster mot bildningen av planeter och planetsystem. Exoplaneten är extremt ogästvänlig – överbliven värme från dess bildning i kombination med en kraftig växthuseffekt gör att dess temperatur är cirka 1 000 °C.

Det är första gången som optisk interferometri har använts för att studera en exoplanet i detalj. Den nya tekniken levererade ett högupplöst spektrum med mycket högre kvalitet och tio gånger högre spektral upplösning än vad som varit tillgängligt tidigare. Observationerna användes för att bestämma sammansättningen i exoplanetens atmosfär.

"Vår analys visade att HR 8799e har en atmosfär med långt mycket högre halt kolmonoxid än metan – något vi inte förväntade oss", förklarar forskarlagets ledare Sylvestre Lacour vid CNRS vid Parisobservatoriet och Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics. "Den enklaste förklaringen till detta är starka vertikala vindar i atmosfären som förhindrar att kolmonoxid reagerar med vätgas för att bilda metan".

Forskarlaget fann också moln av järn- och silikatstoft i atmosfären. I kombination med överskottet av kolmonoxid verkar resultaten tyder på att ett enormt utbrett och kraftigt stormsystem härjar i atmosfären.

"Våra tolkar våra observationer som resultatet av virvlar av mörka moln som är belysta underifrån av lysande materia på större djup" förklarar Lacour. "Konvektionsrörelser i atmosfären förflyttar molnen av silikat- och järnpartiklar, sliter sönder dem och får partiklarna att falla ner mot planetens inre. Observationerna ger oss en bild av en ung exoplanet strax efter sin födelse, omsluten av en atmosfär med komplexa fysikaliska och kemiska processer".

Detta häpnadsväckande resultat är bara ett i raden av upptäckter som har gjorts mned GRAVITY. Bland dessa kan nämnas förra årets observationer av gasmoln med hastigheter av 30 % av ljusets i banor strax utanför händelsehorisonten vid det massiva svarta hålet i Vintergatans centrum. GRAVITY erbjuder ännu en metod att observera exoplaneter utöver de som redan är möjliga med ESO:s teleskop och instrument [3]. Dessa observationstekniker lägger en stabil grund till många fler fantastiska upptäckter i framtiden [4].

Noter

[1] GRAVITY har utvecklats genom ett samarbete mellan  Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (Tyskland), LESIA vid Paris Observatory–PSL / CNRS / Sorbonne Université / Univ. Paris Diderot och IPAG vid Université Grenoble Alpes / CNRS (France), Max Planck Institute for Astronomy (Tyskland), Kölns universitet (Tyskland), CENTRA–Centro de Astrofisica e Gravitação (Portugal) och ESO.

[2] Med interferometri kan flera mindre teleskop optiskt länkas samman till ett teleskop med mycket större apertur. ESO:s VLTI är ett interferometriskt teleskop som konstrueras genom att kombinera strålgångarna från två eller fler av de fyra enskilda VLT-teleskopen, eller alla fyra mindre Auxiliary Telescopes. Om alla fyra VLT-teleskopen, vardera med en spegel med 8,2 meters apertur, länkas samman uppnås en upplösningsförmåga som är 25 gånger större än ett ensamt VLT-teleskop.

[3] Exoplaneter kan observeras med många olika metoder. Indirekta observationer, som radialhastighetsmetoden som utnyttjas av HARPS-instrumentet, mäter effekten av den samlade dragningskraften från exoplaneterna på moderstjärnan. Direkta metoder som tekniken i VLTI innebär att planeten själv observeras, snarare än dess effekter på moderstjärnan.

[4] Bland de exoplanetupptäckter som nyligen har gjorts med ESO-teleskop finns förra årets detektion av en superjord runt Barnards stjärna, en av de närmaste stjärnorna bortom solen. Ett annat exempel är ALMA:s observationer av unga planeter runt en nybildad stjärna som gjordes med en ny metod för att upptäcka exoplaneter.

Mer information

Denna forskning publicerades i artikeln “First direct detection of an exoplanet by optical interferometry” i tidskriften Astronomy and Astrophysics.

Forskarlagets medlemmar är S. Lacour (LESIA, Observatoire de Paris - PSL, CNRS, Sorbonne Universités, UPMC Univ. Paris 06, Univ. Paris Diderot, Meudon, Frankrike [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, Lissabon, Portugal; CENTRA - Centro de Astrofísica e Gravitação, IST, Universidade de Lisboa, Lissabon, 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, Frankrike [IPAG]), J.P. Berger (IPAG), H. Beust (IPAG), N. Blind (Observatoire de Genève, Université de Genève, Versoix, Schweiz), 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, Nederländerna), C. Deen (MPE), R. Dembet (LESIA), J. Dexter (MPE), G. Duvert (IPAG), A. Eckart (1st Institute of Physics, Kölns universitet, Köln, 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, Lissabon, 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, Lissabon, Portugal; CENTRA - Centro de Astrofísica e Gravitação, IST, Universidade de Lisboa, Lissabon, 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, Kölns universitet, Köln, 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, Belgium; MPIA), P. Mollière (Sterrewacht Leiden, Leiden University, Leiden, Nederländerna), 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, Kölns universitet, Köln, Tyskland), E. Sturm (MPE), L.J. Tacconi (MPE), F. Vincent (LESIA), E.F. van Dishoeck (MPE; Sterrewacht Leiden, Leiden University, Leiden, Nederländerna), S. von Fellenberg (MPE), I. Wank (1st Institute of Physics, Kölns universitet, Köln, Tyskland), I. Waisberg (MPE) , F. Widmann (MPE), E. Wieprecht (MPE), M. Wiest (1st Institute of Physics, Kölns universitet, Köln, Tyskland), E. Wiezorrek (MPE), J. Woillez (ESO, Garching, Tyskland), S. Yazici (MPE; 1st Institute of Physics, Kölns universitet, Köln, Tyskland), D. Ziegler (LESIA), and G. Zins (ESO, Santiago, Chile).

ESO är Europas främsta mellanstatliga samarbetsorgan för astronomisk forskning och med råge världens mest produktiva astronomiska observatorium. Det har 16 medlemsländer: Belgien, Danmark, Finland, Frankrike, Irland, 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

• Forskningsartikel
• Bilder på GRAVITY
• Bilder på VLT

Kontakter

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

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

Calum Turner
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6670
E-post: pio@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 eso1905 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.