Etter hvert som flere og flere eksoplaneter blir identifisert og bekreftet ved forskjellige observasjonsmetoder, er den fortsatt unnvikende "hellige gral" oppdagelsen av en virkelig jordisk verden ... et av kjennetegnene der er tilstedeværelsen av flytende vann. Og selv om det er sant at vann har blitt identifisert i de tykke atmosfærene fra "varme Jupiter" -soplaneter før, har en ny teknikk nå blitt brukt for å få øye på sin spektrale signatur i enda en gigantisk verden utenfor solsystemet vårt - potensielt baner vei for enda mer slike funn.
Forskere fra Caltech, Penn State University, Naval Research Laboratory, University of Arizona og Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics har gått sammen i et NSF-finansiert prosjekt for å utvikle en ny måte å identifisere tilstedeværelsen av vann i eksoplanettatmosfærer.
Tidligere metoder var avhengige av spesifikke tilfeller som når eksoplanetene - på dette tidspunktet alle "hete Jupitere", gassformige planeter som går i bane rundt vertsstjernene - var i ferd med å overføre stjernene sine sett fra Jorden.
Dette er dessverre ikke tilfelle for mange ekstrasolare planeter ... spesielt de som ikke ble (eller ikke vil bli) oppdaget ved transittmetoden som ble brukt av observatorier som Kepler.
Se: Keplers univers: Flere planeter i vår Galaxy enn stjerner
Så forskerne henvendte seg til en annen metode for å oppdage eksoplaneter: radial hastighet, eller RV. Denne teknikken bruker synlig lys for å se bevegelsen til en stjerne for den aldri så lette slingringen som er skapt av gravitasjons "slepebåten" fra en kretsende planet. Doppler-forskyvninger i stjernens lys indikerer bevegelse på en eller annen måte, ligner på hvordan Doppler-effekten hever og senker tonehøyde på bilens horn når den går forbi.
Men i stedet for å bruke synlige bølgelengder, dyppet teamet inn i det infrarøde spekteret og ved å bruke Near Infrared Echelle Spectrograph (NIRSPEC) ved WM Keck Observatory på Hawaii, bestemte banen for den relativt nærliggende varme Jupiter tau Boötis b… og i prosessen brukte sin spektroskopi for å identifisere vannmolekyler på himmelen.
“Informasjonen vi får fra spektrografen er som å lytte til en orkesterforestilling; du hører all musikken sammen, men hvis du lytter nøye, kan du plukke ut en trompet, en fiolin eller en cello, og du vet at instrumentene er til stede, sier Alexandra Lockwood, hovedfagsstudent ved Caltech og første forfatter av studere. “Med teleskopet ser du alt lyset sammen, men spektrografen lar deg plukke ut forskjellige brikker; som denne bølgelengden av lys betyr at det er natrium, eller denne betyr at det er vann. "
Tidligere observasjoner av tau Boötis b med VLT i Chile hadde identifisert karbonmonoksid så vel som kjøligere høydetemperaturer i atmosfæren.
Nå, med denne velprøvde IR RV-teknikken, kan atmosfærene til eksoplaneter som ikke tilfeldigvis krysses foran stjernene deres fra vårt synspunkt også undersøkes for nærvær av vann, så vel som andre interessante forbindelser.
"Vi bruker nå vår effektive nye infrarøde teknikk på flere andre planer som ikke går gjennom banen i bane rundt stjerner i nærheten av solen," sa Chad Bender, en forskningsassistent i Penn State Department of Astronomy and Astrophysics og en medforfatter av papiret. "Disse planetene er mye nærmere oss enn de nærmeste transiterende planetene, men har i stor grad blitt ignorert av astronomer fordi direkte måling av atmosfæren deres med tidligere eksisterende teknikker var vanskelig eller umulig."
Når neste generasjon høydrevne teleskoper er oppe og går - som James Webb Space Telescope, som er planlagt til å bli lansert i 2018 - kan enda mindre og fjernere exoplaneter observeres med IR-metoden ... kanskje hjelper til med å gjøre den banebrytende oppdagelsen av en planeten som vår.
Mens teknikkens nåværende tilstand ikke kan oppdage jordlignende planeter rundt stjerner som solen, bør det med Keck snart være mulig å studere atmosfærene til de såkalte 'super-Earth' -planeter som blir oppdaget rundt nærliggende lavmassestjerner, mange som ikke går gjennom, sier Caltech-professor i kosmokjemi og planetarvitenskap Geoffrey Blake. "Fremtidige teleskoper som James Webb romteleskopet og det tretti meter teleskopet (TMT) vil gjøre det mulig for oss å undersøke mye kjøligere planeter som er fjernere fra vertsstjernene og hvor det er mer sannsynlig å finne flytende vann."
Funnene er beskrevet i en artikkel publisert i 24. februar 2014 online versjon avThe Astrophysical Journal Letters.
Kilder: Pressemeldinger fra Caltech og EurekAlert.
