Pressemeddelelse

VLT fanger det første direkte spektrum af en exoplanet

13. januar 2010

Ved at studere et tredobbelt planetsystem, der ligner en forstørret udgave af Solens planetfamilie, har astronomer lavet det første direkte spektrum – det ”kemiske fingeraftryk” [1] – af en planet, som kredser om en fjern stjerne [2]. Det har givet ny indsigt i planetens dannelse og sammensætning. Resultatet er en milepæl i eftersøgningen af liv andre steder i Universet.

”Spektret af en planet er som et fingeraftryk. Det giver vigtige oplysninger om de kemiske stoffer i planetens atmosfære,” siger Markus Janson, der er hovedforfatter på en artikel, som beskriver de nye fund. ”Med disse oplysninger kan vi bedre forstå, hvordan planeten er blevet dannet, og i fremtiden vil vi måske endda være i stand til at finde tegn, der kan pege på tilstedeværelsen af liv.”

Forskerne har optaget spektret af en meget stor exoplanet, der kredser om den klare, meget unge stjerne HR 8799. Systemet ligger omkring 130 lysår fra Jorden. Stjernen har en masse, der er 1,5 gange større end Solens, og den er vært for et planetsystem, der ligner en forstørret udgave af vores Solsystem. Tre kæmpeplaneter, der mellem syv og ti gange tungere end Jupiter, blev i 2008 opdaget af et andet hold forskere. De er mellem 20 og 70 gange så langt fra deres værtstjerne, som Jorden er fra Solen. Systemet rummer også to bælter af små objekter, der svarer til vores Solsystems asteroide- og Kuiper-bælte.

”Vores mål var den midterste planet af de tre, der er rundt regnet ti gange tungere end Jupiter, og har en temperatur på omkring 800 grader Celsius,” siger holdmedlem Carolina Bergfors. ”Efter mere end fem timers eksponeringstid, var vi i stand til at vriste planetens spektrum ud af værtsstjernens meget kraftigere lys.”

Det er første gang, at et spektrum af en exoplanet, der kredser om en normal, næsten sollignende stjerne, er blevet lavet direkte. De eneste spektre, der tidligere er blevet lavet, har krævet et rumteleskop for at se en exoplanet passere direkte bag sin værtsstjerne i en ”exoplanetarisk formørkelse”. Derefter har spektret kunnet udvindes ved at sammenligne stjernens lys før og efter. Denne metode kan imidlertid kun anvendes, hvis orienteringen af exoplanetens bane er helt rigtig. Og det er kun er tilfældet for en brøkdel af alle exoplanetsystemer. Det nye spektrum blev derimod lavet fra Jorden med ESO’s Very Large Telescope (VLT) som en direkte observation, der ikke afhænger af banens orientering.

Eftersom værtsstjernen er flere tusinde gange mere lysstærk end planeten, er det et bemærkelsesværdigt resultat. ”Det er som at forsøge at se, hvad et stearinlys er lavet af, ved at iagttage det fra en afstand på to kilometer, mens det står ved siden af en blændende klar 300 watt lampe,” siger Jason.

Opdagelsen blev muliggjort af det infrarøde instrument NACO, der er monteret på VLT, hvor instrumentets adaptive optik [3] har spillet en afgørende rolle. Endnu bedre billeder og spektre af store exoplaneter forventes både fra næste-generations instrumentet SPHERE, der skal installeres på VLT i 2011, og fra European Extremely Large Telescope.

Den nyligt indsamlede data viser, at atmosfæren, der omgiver planeten, stadig er dårligt forstået. ”De træk, der ses i spektret, er ikke forenelige med de nuværende teoretiske modeller,” forklarer medforfatter Wolfgang Brandner. ”Vi er nødt til at medtage en mere detaljeret beskrivelse af de atmosfæriske støvskyer, eller acceptere, at atmosfæren har en anden kemisk sammensætning end tidligere antaget.”

Astronomerne håber snart at få fat i fingeraftrykkene af de to andre kæmpeplaneter, så de for første gang kan sammenligne spektre af tre planeter, der tilhører samme system. ”Dette vil helt sikkert kaste nyt lys over de processer, der fører til dannelsen af planetsystemer som vores eget,” slutter Janson.

Noter

[1] Som det ses i alle regnbuer, kan hvidt lys deles op i forskellige farver. Astronomer opdeler kunstigt det lys, de modtager fra fjerne objekter i dets forskellige farver (eller ”bølgelængder”). Men hvor vi skelner mellem fem eller seks farver i regnbuen, kortlægger astronomerne hundredvis af fint nuancerede farver og fremstiller et spektrum – en fortegnelse over de forskellige mængder af lys genstanden udsender i hvert smalt farvebånd. Detaljerne i spektret – mere lys udsendt ved nogle farver, mindre lys i andre – afslører karakteristiske tegn på den kemiske sammensætning af det stof, der producerer lyset. Dette gør spektroskopi, optagelse af spektre, til et vigtigt efterforskningsredskab i astronomi.

[2] I 2004 anvendte astronomer NACO på VLT til at tage et billede og lave et spektrum af et objekt med en masse på fem gange Jupiters masse, der kredser om en brun dværg – en ”mislykket stjerne”. Det menes dog, at parret er dannet sammen som et lille dobbeltstjernesystem i stedet for som en ledersager dannet i støvskyen omkring den brune dværg, som i et stjerne-planet-system (se ESO 28/04, ESO 15/05 og ESO 19/06).

[3] Teleskoper på Jorden lider under en udtværende effekt skabt af atmosfærisk turbulens. Denne turbulens får stjernerne til at blinke på en måde, der fornøjer digtere, men frustrerer astronomer, da den udtværer de fine detaljer på billederne. Med adaptiv optik kan denne store forhindring dog overvindes, således at teleskopet producerer billeder, der er så skarpe, som det er teoretisk muligt, dvs. tæt på forhold som i rummet. Adaptiv optik fungerer ved hjælp af et computerstyret, deformerbart spejl, der modvirker billedforvrængningen skabt af atmosfærisk turbulens. Den er baseret på optiske korrektioner i realtid beregnet med meget høj hastighed (mange hundrede gange hvert sekund) ud fra billeddata indsamlet med en bølgefrontsensor (et særligt kamera), der overvåger lys fra en referencestjerne.

Mere information

Denne forskning er præsenteret i en artikel, der er sendt til tryk som Letter i Astrophysical Journal (”Spatially resolved spectroscopy of the exoplanet HR 8799 c”, af M. Janson et al.).

Holdet er sammensat af M. Janson (University of Toronto, Canada), C. Bergfors, M. Goto, W. Brandner (Max-Planck-Institute for Astronomy, Heidelberg, Tyskland) og D. Lafrenière (University of Montreal, Canada). Forberedende data blev taget med IRCS-instrumentet på Subaru Telescope.

ESO, det Europæiske Syd Observatorium, er den mest fremtrædende internationale astronomi-organisation i Europa og verdens mest produktive astronomiske observatorium. ESO har i dag følgende 14 medlemslande: Belgien, Danmark, Finland, Frankrig, Holland, Italien, Portugal, Schweiz og Storbritannien, Spanien, Sverige, Tjekkiet, Tyskland og Østrig. Flere lande har udtrykt interesse i medlemskab. ESO’s aktiviteter er fokuseret på design, konstruktion og drift af jordbaserede observationsfaciliteter for astronomi for at muliggøre vigtige videnskabelige opdagelser. ESO spiller også en ledende rolle for at fremme og organisere samarbejdet inden for astronomisk forskning. I Chile driver ESO tre unikke observatorier i verdensklasse: La Silla, Paranal og Chajnantor. På Paranal driver ESO Very Large Telescope (VLT), der er verdens mest avancerede astronomiske observatorium til observationer i synligt lys, og VISTA, som er verdens største kortlægningsteleskop. ESO er den europæiske partner i et revolutionerede astronomisk teleskop kaldet ALMA, det største igangværende astronomiske projekt. ESO planlægger i øjeblikket et 42 meter optisk/nær-infrarødt teleskop kaldet European Extremely Large Telescope (E-ELT), der vil blive ”verdens største øje mod himlen”.

Links

• Videnskabelig artikel
• Mere info: Exoplanet media kit

Kontakter

Markus Janson
University of Toronto
Toronto, Canada
Tel: +1 416 946 5465 and +49 6221 528 493
E-mail: janson@astro.utoronto.ca

Wolfgang Brandner
Max-Planck-Institute for Astronomy
Heidelberg, Germany
Tel: +49 6221 528 289
E-mail: brandner@mpia.de

Henri Boffin
La Silla/Paranal/E-ELT PiO
ESO ePOD, Garching, Germany
Tel: +49 89 3200 6222
E-mail: hboffin@eso.org

Ole J. Knudsen (Pressekontakt Danmark)
ESOs formidlingsnetværk og Aarhus Space Centre, Aarhus Universitet
Aarhus, Danmark
Tel: +45 8715 5597
E-mail: eson-denmark@eso.org

Connect with ESO on social media

Dette er en oversættelse af ESO pressemeddelelse eso1002 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.