Jakten på eksoplaneter har vist mange fascinerende casestudier. For eksempel har undersøkelser vist mange "Hot Jupiters", gassgiganter som har samme størrelse som Jupiter, men som går i nærheten av solen. Denne spesielle typen eksoplanett har vært en kilde til interesse for astronomer, hovedsakelig fordi deres eksistens utfordrer konvensjonelle tanker om hvor gassgiganter kan eksistere i et stjernesystem.
Derfor brukte et internasjonalt team ledet av forskere fra European Southern Observatory (ESO) Very Large Telescope (VLT) for å få et bedre blikk på WASP-19b, en Hot Jupiter som ligger 815 lysår fra Jorden. I løpet av disse observasjonene la de merke til at planetens atmosfære inneholdt spor av titanoksid, noe som gjør dette til første gang denne forbindelsen blir oppdaget i atmosfæren til en gassgigant.
Studien som beskriver funnene deres, med tittelen “Deteksjon av titanoksid i atmosfæren til en varm Jupiter”, dukket nylig opp i vitenskapstidsskriftet Natur.Under ledelse av Elyar Sedaghati - nyutdannet fra det tekniske universitetet i Berlin og stipendiat ved European Southern Observatory - brukte teamet data samlet inn av VLT-matrisen i løpet av et år for å studere WASP-19b.
Som alle Hot Jupiters har WASP-19b omtrent den samme massen som Jupiter og går i bane veldig nær solen. Faktisk er dens omløpsperiode så kort - bare 19 timer - at temperaturene i atmosfæren anslås å nå så høye som 2273 K (2000 ° C; 3632 ° F). Det er over fire ganger så varmt som Venus, der temperaturene er varme nok til å smelte bly! Faktisk er temperaturene på WASP-19b varme nok til å smelte silikatmineraler og platina!
Studien baserte seg på FOcal Reducer / low dispersion Spectrograph 2 (FORS2) instrument på VLT, et multimodus-optisk instrument som er i stand til å utføre avbildning, spektroskopi og studere polarisert lys (polarimetri). Ved å bruke FORS2 observerte teamet planeten da den passerte foran stjernen (også kjent som en transitt), noe som avdekket verdifulle spektra fra atmosfæren.
Etter å ha analysert lyset som passerte gjennom disige skyer nøye, ble teamet overrasket over å finne spormengder titanoksid (samt natrium og vann). Som Elyar Sedaghati, som tilbrakte 2 år som student hos ESO for å jobbe med dette prosjektet, sa om funnet i en ES-pressemelding:
“Detektering av slike molekyler er imidlertid ingen enkel prestasjon. Ikke bare trenger vi data av eksepsjonell kvalitet, men vi må også utføre en sofistikert analyse. Vi brukte en algoritme som utforsker mange millioner spektre som spenner over et bredt spekter av kjemiske sammensetninger, temperaturer og sky- eller disegenskaper for å trekke våre konklusjoner.”
Titanoksid er en veldig sjelden forbindelse som er kjent for å eksistere i atmosfærene til kule stjerner. I små mengder fungerer den som en varmeabsorber, og er derfor sannsynligvis delvis ansvarlig for at WASP-19b opplever så høye temperaturer. I store nok mengder kan det forhindre at varme kommer inn eller slipper ut i en atmosfære, og forårsaker det som kalles termisk inversjon.
Dette er et fenomen der temperaturene er høyere i den øvre atmosfæren og lavere lenger ned. På jorden spiller ozon en lignende rolle, noe som forårsaker en inversjon av temperaturer i stratosfæren. Men på gassgiganter er dette motsatt av det som vanligvis skjer. Mens Jupiter, Saturn, Uranus og Neptune opplever kaldere temperaturer i deres øvre atmosfære, er temperaturene mye varmere nærmere kjernen på grunn av trykkøkning.
Teamet mener at tilstedeværelsen av denne forbindelsen kan ha en betydelig innvirkning på atmosfæreens temperatur, struktur og sirkulasjon. Det som mer er det faktum at teamet var i stand til å oppdage denne forbindelsen (en første for eksoplanettforskere) er en indikasjon på hvordan eksoplanettstudier oppnår nye detaljeringsnivåer. Alt dette vil sannsynligvis ha stor innvirkning på fremtidige studier av eksoplanettatmosfærer.
Studien hadde heller ikke vært mulig hvis det ikke var for FORS2-instrumentet, som ble lagt til VLT-matrisen de siste årene. Mens Henri Boffin, instrumentforskeren som ledet oppussingsprosjektet, kommenterte:
“Denne viktige oppdagelsen er resultatet av en oppussing av FORS2-instrumentet som ble gjort nøyaktig for dette formålet. Siden den gang har FORS2 blitt det beste instrumentet for å utføre denne typen studier fra bakken.”
Når vi ser fremover, er det tydelig at deteksjon av metalloksider og andre lignende stoffer i eksoplanettatmosfærer også vil gi mulighet for å lage bedre atmosfæriske modeller. Med disse i hånden vil astronomer kunne gjennomføre langt mer detaljerte og nøyaktige studier av eksoplanettatmosfærer, noe som vil tillate dem å måle med større sikkerhet om noen av dem er beboelige eller ikke.
Så selv om denne siste planeten ikke har noen sjanse til å støtte livet - vil du ha bedre hell med å finne isbiter i Gobi-ørkenen! - Funnet kan bidra til å peke vei mot beboelige eksoplaneter i fremtiden. På skritt nærmere å finne en verden som kan støtte livet, eller muligens den unnvikende Earth 2.0!
