Piekielny świat z tytanowym niebem
Dodane przez jacek dnia 15/09/2017 20:52:20
Teleskop VLT dokonał pierwszej detekcji tlenku tytanu na egzoplanecie

slowaKluczowe Infographic showing the path of stellar light through the atmosphere of WASP-19b
As WASP-19b passes in front of its parent star, some of the starlight passes through the planet's atmosphere and leaves subtle fingerprints in the light that eventually reaches Earth. By using the FORS2 instrument on the Very Large Telescope the team was able to carefully analyse this light and deduce that the atmosphere contained small amounts of titanium oxide, water and traces of sodium, alongside a strongly scattering global haze.
Źródło: ESO/M. Kornmesser
Astronomowie korzystający z należącego do ESO teleskopu VLT wykryli tlenek tytanu w atmosferze planety pozasłonecznej (egzoplanety). Dokonano tego po raz pierwszy. Odkrycie wokół planety WASP-19b, należącej do kategorii gorących jowiszów, umożliwiła moc instrumentu FORS2. Dało nam unikatowe informacje o składzie chemicznym oraz strukturze temperatury i ciśnienia w atmosferze tego nietypowego, bardzo gorącego świata. Wyniki ukażą się dzisiaj w czasopiśmie "Nature".
Treść rozszerzona

Zespół astronomów, który kierował Elyar Sedaghati, stażysta w ESO i niedawny absolwent TU Berlin, zbadał atmosferę egzoplanety WASP-19b dokładniej niż było to wykonywane do tej pory. Ta nadzwyczajna planeta ma masę podobną do Jowisza, ale jest tak blisko swojej gwiazdy, że okrąża ją w zaledwie 19 godzin, a temperatura atmosfery obiektu szacowana jest na około 2000 stopni Celsjusza.

Gdy WASP-19b przemieszcza się przed swoją gwiazdą, część światła przechodzi przez atmosferę planety, co pozostawia subtelne oznaki w świetle, które ostatecznie dociera do Ziemi. Korzystając z instrumentu FORS2 na Bardzo Dużym Teleskopie (VLT), zespół badawczy był w stanie starannie przeanalizować światło i wydedukować, że atmosfera zawiera niewielkie ilości tlenku tytanu, wody i śladowe ilości sodu w silnie rozpraszającej globalnej mgle.

"Wykrywanie tego typu molekuł nie jest jednak prostym zadaniem" wyjaśnia Elyar Sedaghati, który spędził 2 lata jako student w ESO, pracując nad tym projektem. "Nie tylko potrzebujemy danych o wyjątkowej jakości, ale także musimy przeprowadzić skomplikowane analizy. Użyliśmy algorytmu, które sprawdza wiele milionów widm rozciągających się na szeroki zakres składu chemicznego, temperatur i własności chmur lub mgły, aby móc uzyskać nasze konkluzje."

Tlenek tytanu jest rzadko spotykany na Ziemi, Wiadomo, że istnieje w atmosferach chłodnych gwiazd. W atmosferach gorących planet, takich jak WASP-19b, funkcjonuje jako absorber ciepła. Jeśli występuje w odpowiednio dużych ilościach, jego molekuły zapobiegają przenikaniu lub utracie ciepła przez atmosferę, prowadząc do inwersji termicznej - temperatura jest wyższa w górnej atmosferze, a spada w niższych warstwach, co jest przeciwieństwem normalnej sytuacji. W ziemskiej atmosferze podobną rolę odgrywa ozon, który powoduje inwersję w stratosferze.

"Obecność tlenku tytanu w atmosferze WASP-19b może mieć znaczący efekt na strukturę temperatury i cyrkulację atmosferyczną" wyjaśnia Ryan MacDonald, inny członek zespołu, astronom na Cambridge University w Wielkiej Brytanii. "Możliwość badania egzoplanet z takim poziomem szczegółowości jest obiecująca i bardzo pasjonująca."

Astronomowie zbierali obserwacje WASP-19b przez okres ponad jednego roku. Mierząc względne zmiany promienia planety na różnych długościach fali świetlnej, która przechodziła przez atmosferę egzoplanety i porównując obserwacji do modeli atmosferycznych, mogli ekstrapolować różne własności atmosfery, takie jak skład chemiczny.

Nowa informacja o występowaniu tlenku metalu takiego, jak tlenek tytanu i innych substancji, pozwoli znacznie lepiej modelować atmosfery egzoplanet. Patrząc w przyszłość, gdy kiedyś astronomowie będą w stanie obserwować atmosfery planet potencjalnie nadających się do zamieszkania, poprawione modele dadzą dużo lepszą interpretacje takich obserwacji.

To ważne odkrycie jest wynikiem modernizacji instrumentu FORS2, która została dokonana właśnie w tym celu" dodaje członek zespołu badawczego, Henri Boffin z ESO, który kierował projektem modernizacji. "Od tego momentu FORS2 stał się najlepszym instrumentem do wykonywania tego typu badań z powierzchni Ziemi."

Więcej informacji

Wyniki badań zaprezentowano w artykule pt. "Detection of titanium oxide in the atmosphere of a hot Jupiter", Elyar Sedaghati et. al., który ukaże się w Nature.

Skład zespołu badawczego: Elyar Sedaghati (ESO; Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Niemcy; oraz TU Berlin, Niemcy), Henri M.J. Boffin (ESO), Ryan J. MacDonald (Cambridge University, Wielka Brytania), Siddharth Gandhi (Cambridge University, Wielka Brytania), Nikku Madhusudhan (Cambridge University, Wielka Brytania), Neale P. Gibson (Queen's University Belfast, Wielka Brytania), Mahmoudreza Oshagh (Georg-August-Universität Göttingen, Niemcy), Antonio Claret (Instituto de Astrofísica de Andalucía - CSIC, Spain) oraz Heike Rauer (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Niemcy oraz TU Berlin, Niemcy).

ESO jest wiodącą międzyrządową organizacją astronomiczną w Europie i najbardziej produktywnym obserwatorium astronomicznym na świecie. Wspiera je 16 krajów: Austria, Belgia, Brazylia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Holandia, Niemcy, Polska, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy. ESO prowadzi ambitne programy dotyczące projektowania, konstrukcji i użytkowania silnych naziemnych instrumentów obserwacyjnych, pozwalając astronomom na dokonywanie znaczących odkryć naukowych. ESO odgrywa wiodącą rolę w promowaniu i organizowaniu współpracy w badaniach astronomicznych. ESO zarządza trzema unikalnymi, światowej klasy obserwatoriami w Chile: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal ESO posiada teleskop VLT (Very Large Telescope - Bardzo Duży Teleskop), najbardziej zaawansowane na świecie astronomiczne obserwatorium w świetle widzialnym oraz dwa teleskopy do przeglądów. VISTA pracuje w podczerwieni i jest największym na świecie instrumentem do przeglądów nieba, natomiast VLT Survey Telescope to największy teleskop dedykowany przeglądom nieba wyłącznie w zakresie widzialnym. ESO jest głównym partnerem ALMA, największego istniejącego projektu astronomicznego. Z kolei na Cerro Armazones, niedaleko Paranal, ESO buduje 39-metrowy teleskop ELT (Extremely Large Telescope - Ekstremalnie Wielki Teleskop), który stanie się "największym okiem świata na niebo".



ESOcast 126 Light: Titanium oxide in exoplanetary atmosphere (4K UHD)

Linki

Krzysztof Czart
Urania - Postępy Astronomii