Vi har äntligen fått vår första optiska blick på en exoplanet och dess atmosfär, och pojke är det en konstig plats. Planeten kallas HR8799e, och dess atmosfär är en komplex atmosfär. HR8799e är i grepp om en global storm, dominerad av virvlande moln av järn och silikater.
Tack vare Kepler-rymdskeppet har vi upptäckt många exoplaneter och exoplanetkandidater under de senaste åren. Det är faktiskt nästan rutinmässigt nu. Men vi vet inte tillräckligt om dem. Vi kan bestämma ett massområde för dem och även deras troliga sammansättning och densitet, men deras atmosfäriska egenskaper är dolda för oss.
Men det börjar förändras.
Vi kan tacka European Southern Observatory (ESO) för denna blick på en avlägsen exoplanet. De använde sitt GRAVITY-instrument på sin Very Large Telescope Interferometer för att få den första direkta observationen av en exoplanet. Detta är inte en verklig bild av planeten, utan ett optiskt spektrum av atmosfären, och en som är mycket mer detaljerad än någonting vi har sett tidigare.
HR8799e är en så kallad "super-Jupiter" och till skillnad från någon planet i vårt solsystem. Det är en gasjätt som är cirka 5 till 10 gånger så massiv som Jupiter och kretsar runt en stjärna cirka 129 ljusår bort. Om det fanns i vårt solsystem skulle dess bana vara mellan Saturnus och Uranus. Det är också en ung planet, bara omkring 30 miljoner år gammal. Och HR8799e är fortfarande väldigt het.
Planeten är i grunden en het, ung, bebis, och forskare tror att den kan öppna ett fönster i bildandet av planeter och solsystem. Det är en fientlig plats så långt livet går. Det är fortfarande varmt från när det bildades och det har en kraftfull växthuseffekt. Det är en dödlig 1000 grader Celsius.
Men det är inte det som är viktigt här.
"Detta målar en bild av en dynamisk atmosfär av en gigantisk exoplanet vid födseln och genomgår komplexa fysiska och kemiska processer."
Sylvestre Lacour, forskare vid Observatoire de Paris och Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics.
Det är första gången vi har lärt oss så mycket detaljer om en exoplanet, och det är allt tack vare VLT: s interferometer och det bifogade GRAVITY-instrumentet. Bilden är tio gånger så detaljerad som alla tidigare observationer, vilket gjorde det möjligt för astronomer att upptäcka några överraskningar.
Det detaljerade spektrumet med HR8799e visade att atmosfären innehåller moln av järn och silikatdamm. Den innehåller också mer kolmonoxid än metan, vilket är förbryllande.
"Vår analys visade att HR8799e har en atmosfär som innehåller mycket mer kolmonoxid än metan - något som inte förväntas av jämviktskemi," förklarar teamledare Sylvestre Lacour forskare CNRS vid Observatoire de Paris - PSL och Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics. "Vi kan bäst förklara detta överraskande resultat med höga vertikala vindar i atmosfären som förhindrar kolmonoxiden från att reagera med väte och bilda metan."
Vad Lacour säger är att förväntade kemiska reaktioner som involverar kolmonoxid och metan inte inträffar som förväntat, och att atmosfären därför inte är i jämvikt. Han menar att höga vertikala vindar hindrar de två från att blandas och reagera.
Järnmoln och silikatdamm förundras också. Enligt ett pressmeddelande antyder järn och silikat, i kombination med de höga halterna av kolmonoxid, att HR8799es atmosfär är inbäddad i en kraftig storm.
Sammantaget avslöjas exoplaneten som en väldigt ung planet med en komplex atmosfär som genomgår en hel del förändringar och som inte finns i närheten av någon form av stabilt tillstånd.
"Våra observationer antyder en boll av gas som är upplyst från det inre, med strålar av varmt ljus som virvlar genom stormiga fläckar av mörka moln," utarbetar Lacour. ”Konvektion rör sig runt molnen av silikat och järnpartiklar, som delas upp och regnar ner i det inre. Detta målar en bild av en dynamisk atmosfär av en gigantisk exoplanet vid födseln och genomgår komplexa fysiska och kemiska processer. ”
Detta är ett spännande resultat för ESO, VLT-I och för GRAVITY. GRAVITY är redan ansvarig för något annat banbrytande arbete, inklusive dess observation av gas som virvlar runt ett svart hål med 30% ljusets hastighet.
Förhoppningsvis kommer de att använda det för att avbilda fler exoplaneter. Och så vidare.
