Jakten på exoplaneter har visat många fascinerande fallstudier. Exempelvis har undersökningar dykt upp många "Hot Jupiters", gasjättar som liknar storleken som Jupiter men kretsar mycket nära deras solar. Denna speciella typ av exoplanet har varit en källa av intresse för astronomer, främst på grund av att deras existens utmanar konventionellt tänkande om var gasjättar kan existera i ett stjärnsystem.
Därför använde ett internationellt team under ledning av forskare från European Southern Observatory (ESO) Very Large Telescope (VLT) för att få en bättre titt på WASP-19b, en Hot Jupiter som ligger 815 ljusår från jorden. Under dessa observationer märkte de att planetens atmosfär innehöll spår av titanoxid, vilket gjorde detta till första gången denna förening upptäcks i en gasgigantes atmosfär.
Studien som beskriver deras resultat, med titeln "Detektion av titanoxid i atmosfären hos en het Jupiter", dykte nyligen upp i vetenskapliga tidskriften Natur.Under ledning av Elyar Sedaghati - en nyutbildad från Tekniska universitetet i Berlin och en stipendiat vid European Southern Observatory - använde teamet data som samlats in av VLT-arrayen under ett år för att studera WASP-19b.
Liksom alla heta Jupiters har WASP-19b ungefär samma massa som Jupiter och kretsar mycket nära sin sol. I själva verket är dess omloppsperiod så kort - bara 19 timmar - att temperaturerna i atmosfären beräknas nå så mycket som 2273 K (2000 ° C; 3632 ° F). Det är mer än fyra gånger så varmt som Venus, där temperaturen är tillräckligt varm för att smälta bly! Faktum är att temperaturer på WASP-19b är tillräckligt varma för att smälta silikatmineraler och platina!
Studien baserade sig på FOcal Reducer / low dispersion Spectrograph 2 (FORS2) -instrumentet på VLT, ett multimodigt optiskt instrument som kan utföra avbildning, spektroskopi och studien av polariserat ljus (polarimetri). Med hjälp av FORS2 observerade teamet planeten när den passerade framför sin stjärna (alias gjort en transitering), vilket avslöjade värdefulla spektra från atmosfären.
Efter noggrant analys av ljuset som passerade genom dess disiga moln, blev teamet förvånad över att hitta spårmängder av titanoxid (liksom natrium och vatten). Som Elyar Sedaghati, som tillbringade två år som student med ESO för att arbeta med detta projekt, sa om upptäckten i ett ES-pressmeddelande:
“Detektering av sådana molekyler är dock ingen enkel prestation. Vi behöver inte bara data av exceptionell kvalitet, utan vi behöver också göra en sofistikerad analys. Vi använde en algoritm som utforskar många miljoner spektra som spänner över ett brett spektrum av kemiska kompositioner, temperaturer och moln- eller disegenskaper för att dra våra slutsatser.”
Titaniumoxid är en mycket sällsynt förening som är känd för att existera i atmosfärerna av svala stjärnor. I små mängder fungerar den som en värmeabsorberare och är därför troligtvis delvis ansvarig för att WASP-19b upplever så höga temperaturer. I tillräckligt stora mängder kan det förhindra att värme tränger in eller undgår atmosfären och orsakar så kallad termisk inversion.
Detta är ett fenomen där temperaturerna är högre i den övre atmosfären och lägre längre ner. På jorden spelar ozon en liknande roll, vilket orsakar en inversion av temperaturer i stratosfären. Men på gasjättar är det motsatsen till vad som vanligtvis händer. Medan Jupiter, Saturn, Uranus och Neptune upplever kallare temperaturer i deras övre atmosfär, är temperaturerna mycket varmare närmare kärnan på grund av tryckökningar.
Teamet tror att närvaron av denna förening kan ha en väsentlig effekt på atmosfärens temperatur, struktur och cirkulation. Dessutom är det faktum att teamet kunde upptäcka denna förening (en första för exoplanetforskare) en indikation på hur exoplanetstudier uppnår nya detaljeringsnivåer. Allt detta kommer sannolikt att ha en djup inverkan på framtida studier av exoplanet-atmosfärer.
Studien hade inte heller varit möjlig om det inte var för FORS2-instrumentet, som lades till VLT-arrayen under de senaste åren. När Henri Boffin, instrumentforskaren som ledde renoveringsprojektet, kommenterade:
“Denna viktiga upptäckt är resultatet av en renovering av FORS2-instrumentet som gjordes exakt för detta ändamål. Sedan dess har FORS2 blivit det bästa instrumentet för att utföra denna typ av studier från marken.”
Framöver är det tydligt att detektering av metalloxider och andra liknande ämnen i exoplanetatmosfärer också kommer att möjliggöra skapandet av bättre atmosfäriska modeller. Med dessa i handen kommer astronomer att kunna genomföra mycket mer detaljerade och exakta studier av exoplanetatmosfärer, vilket gör att de med större säkerhet kan mäta huruvida någon av dem är beboelig eller inte.
Så medan den senaste planeten inte har någon chans att stödja livet - skulle du ha bättre tur att hitta isbitar i Gobiöknen! - Dess upptäckt kan hjälpa till att peka vägen mot bebodda exoplaneter i framtiden. På steg närmare att hitta en värld som kan stödja livet, eller eventuellt den svårfångade Earth 2.0!
