Lehdistötiedote
Uusi tapa tutkia eksoplaneettojen ilmakehiä
Tau Boötis b paljastui lopultakin
27. kesäkuuta 2012
Tähtitieteilijät ovat ensimmäistä kertaa päässeet tutkimaan eksoplaneetan ilmakehää yksityiskohtaisesti käyttäen nokkelaa uutta menetelmää - siitä huolimatta, ettei planeetta kulje keskustähtensä editse. Kansainvälinen tutkimusryhmä havaitsi ESOn VLT-teleskoopilla suoraan Tau Boötis b -planeetan heikon hehkun. Ryhmä on tutkinut planeetan ilmakehää ja mitannut sen radan ja massan tarkasti ensimmäistä kertaa - ja ratkaisivat näin 15 vuotta vanhan ongelman. Yllätyksekseen ryhmä havaitsi myös, että planeetan ilmakehä näyttää olevan odotusten vastaisesti viileämpi ylemmissä kerroksissa. Tulokset julkaistaan 28. kesäkuuta 2012 Nature-tiedelehdessä.
Tau Boötis b [1] -planeetta oli yksi ensimmäisenä löytyneitä eksoplaneettoja vuonna 1996 ja yhä edelleen se on yksi lähimmistä tunnetuista eksoplaneetoista. Vaikka sen keskustähti on helposti nähtävissä paljain silmin, itse planeetta ei todellakaan ole ja aiemmin se voitiin havaita ainoastaan keskustähdelle aiheuttamiensa painovoimailmiöiden avulla. Tau Boötis b on suuri "kuuma jupiter" -tyyppinen planeetta, joka kiertää hyvin lähellä keskustähteään.
Kuten useimmat eksoplaneetat, tämäkään planeetta ei kulje Maasta katsottuna keskustähden kiekon editse (kuten äskettäin tapahtunut Venuksen ylikulku). Tähän asti ylikulut ovat olleet välttämättömiä kuumien jupiterien ilmakehien tutkimuksessa: kun planeetta kulkee keskustähden editse, sen ilmakehän ominaisuudet jättävät jälkensä tähdestä havaittavaan valoon. Koska emme näe tähden valoa Tau Boötis b:n ilmakehän läpi, ilmakehää ei ole voitu tutkia aiemmin.
Mutta nyt, yritettyään tutkia kuumien jupiter -tyyppisten eksoplaneettojen heikkoa hehkua 15 vuotta, tähtitieteilijät ovat vihdoinkin onnistuneet tutkimaan luotettavasti Tau Boötis b:n ilmakehän rakennetta ja päättelemään sen massan tarkasti ensimmäistä kertaa. Tutkimusryhmä käytti VLT-teleskoopin CRIRES [2] -instrumenttia ESOn Paranalin observatoriolla Chilessä. He yhdistivät korkealaatuiset infrapuna-alueen havainnot (2.3 mikrometrin aallonpituusalueella) [3] nokkelaan menetelmään, jolla saadaan erotettua planeetan heikko signaali keskustähden vahvasta signaalista [4].
Ryhmän johtava tutkija Matteo Brogi (Leiden Observatory, Alankomaat) selittää: "VLTn ja CRIRESin suomien korkealuokkaisten havaintojen ansiosta pystyimme tutkimaan järjestelmän spektriä paljon tarkemmin kuin koskaan aikaisemmin on ollut mahdollista. Vain noin 0.01% näkemästämme valosta on peräisin planeetasta lopun ollessa peräisin keskustähdestä, joten tämä ei ollut helppoa."
Suurin osa muita tähtiä kiertävistä planeetoista on löydetty keskustähdelle aiheuttamiensa painovoimailmiöiden avulla, mikä rajoittaa informaatiota joka voidaan koota niiden massasta: planeetan massalle voidaan ainoastaan laskea alaraja [5]. Tässä uutisessa esitetty uusi uraauurtava menetelmä on paljon tehokkaampi. Suora havainto planeetan valosta on päästänyt tähtitieteilijät mittaamaan planeetan radan kulman ja siten määrittämään sen massan tarkasti. Seuraamalla muutoksia planeetan liikeessä sen kiertäessä keskustähteä tutkimusryhmä on määrittänyt luotetttavasti ensimmäistä kertaa, että Tau Boötis b kiertää keskustähteään 44 asteen kulmassa ja että sen massa on kuusinkertainen oman Aurinkokuntamme Jupiteriin nähden.
"Uudet VLT-havainnot ratkaisivat 15 vuotta vanhan ongelman Tau Boötis b:n massasta. Uusi menetelmä tarkoittaa myös sitä, että nyt voimme tutkia sellaisten eksoplaneettojen ilmakehiä, jotka eivät kulje keskustähtensä ylitse Maasta katsottuna, sekä mitata niiden massat tarkasti, mikä oli aiemmin mahdotonta", sanoo tutkimusryhmän jäsen Ignas Snellen (Leiden Observatory, Alankomaat). "Tämä on suuri askel eteenpäin."
Sen lisäksi, että tutkimusryhmä havaitsi planeetan ilmakehän hehkun ja mittasi Tau Boötis b:n massan, se tutki ilmakehää ja mittasi sen hiilidioksidipitoisuuden kuin myös lämpötilan eri korkeuksilla verratakseen havaintoja teoreettisiin malleihin. Yllättävä tulos oli se, että uudet havainnot osoittivat ilmakehän lämpötilan tippuvan mentäessä korkeammalle. Tämä tulos on täysin muissa "kuuma jupiter" -tyyppisissä eksoplaneetoissa havaitun lämpötilainversion - jonka mukaan lämpötila nousee korkeuden mukana - vastainen [6][7].
VLT-havainnot osoittavat, että maannpäällisillä teleskoopeilla tehty korkean resoluution spektroskopia on arvokas työkalu eksoplaneettojen, jotka eivät kulje keskustähtensä editse, ilmakehien yksityiskohtaiseen analyysiin. Tulevaisuuden havainnot eri molekyyleistä tarjoavat tähtititieteilijöille mahdollisuuden oppia enemmän planeetan ilmakehän olosuhteista. Mittaamaalla niitä planeetan radan eri vaiheissa tähtitieteilijät saattavat jopa pystyä seuraamaan muutoksia ilmakehässä planeetan aamun ja illan välillä.
"Tämä tutkimus osoittaa kuinka suuri potentiaali on nykyisillä ja tulevilla maanpäällisillä teleskoopeilla, kuten E-ELT:llä. Ehkä jonain päivänä pystymme tällä tavoin jopa löytämään merkkejä biologisesta toiminnasta maankaltaisilla planeetoilla", sanoo Ignas Snellen lopuksi.
Lisähuomiot
[1] Planeetan nimi, Tau Boötis b, tulee keskustähden nimestä (Tau Boötis, tai τ Bootis, τ on kreikkalainen "tau", ei t-kirjain) lisättynä kirjaimella "b", mikä tarkoittaa että se on tähdeltä löytynyt ensimmäinen planeetta. Keskustähdestä puhuttaessä käytetään nimitystä Tau Boötis.
[2] Cryogenic InfraRed Echelle Spectrometer (Kryogeeninen korkean resoluution infrapuna-alueen Echelle-spektrometri)
[3] Infrapuna-aallonpituuksilla keskustähti emittoi vähemmän valoa kuin optisella alueella, joten tämä on otollinen aallonpituusalue planeetan heikon signaalin erottamiseksi.
[4] Tämä menetelmä hyödyntää planeetan nopeutta radallaan keskutähden ympäri erottaakseen sen säteilyn tähden valosta sekä Maan ilmakehän aiheuttamista piirteistä spektrissä. Sama tähtitieteilijäryhmä testasi tätä menetelmää aiemmin keskustähtensä yli kulkevaan planeettaan ja mittasi sen ratanopeuden sen kulkiessa tähden kiekon yli.
[5] Tämä johtuu siitä, että yleensä planeetan radan kallistuskulmaa ei tunneta. Jos planeetan rata on kallellaan suhteessa näkösäteeseen Maan ja keskustäden välissä, massiivisempi planeetta aiheuttaa samanlaisen edestakaisen liikkeen keskustähdelle kuin kevyempi planeetta vähemmän kallistuneella radalla, joten on mahdotonta erottaa kummasta on kyse.
[6] Lämpöinversiolle ajatellaan olevan tunnusomaista molekyylien aiheuttamat spektrin emissioviivat, absorptioviivojen sijaan, kuten on tulkittu Spitzer-avaruusteleskoopin kuumista jupitereista tehdyistä fotometriahavainnoista. Eksoplaneetta HD209458b on parhaiten tutkittu esimerkki eksoplaneettojen ilmakehän lämpöinversiosta.
[7] Tämä havainto tukee malleja, joissa voimakas kromosfäärin aktiivisuuteen liittyvä ultraviolettisäteily - samanlainen kuin Tau Boötis b:n keskustähdessä havaitaan - estää lämpöinversion.
Lisätietoa
Tämä tutkimus julkaistiin tieteellisessä artikkelissa "The signature of orbital motion from the dayside of the planet τ Boötis b" tiedejulkaisu Naturessa 28. kesäkuuta 2012.
Tutkimusryhmään kuuluvat Matteo Brogi (Leiden Observatory, Alankomaat), Ignas A. G. Snellen (Leiden Observatory), Remco J. de Kok (SRON, Utrecht, Alankomaat), Simon Albrecht (Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, USA), Jayne Birkby (Leiden Observatory) and Ernst J. W. de Mooij (University of Toronto, Kanada; Leiden Observatory).
Euroopan eteläinen observatorio (ESO) viettää vuonna 2012 perustamisensa 50-vuotisjuhlaa. ESO on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 15 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Brasilia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Portugali, Ranska, Ruotsi, Saksa, Suomi, Sveitsi, Tanska ja Tšekin tasavalta. ESO toteuttaa kunnianhimoista ohjelmaa, joka keskittyy tehokkaiden maanpäällisten havaintovälineiden suunnitteluun, rakentamiseen ja käyttöön. Välineiden avulla tähtitieteilijät voivat tehdä merkittäviä tieteellisiä löytöjä. ESO:lla on myös johtava asema tähtitieteen tutkimuksen kansainvälisen yhteistyön edistämisessä ja organisoinnissa. ESO:lla on Chilessä kolme ainutlaatuista huippuluokan observatoriota: La Silla, Paranal ja Chajnantor. ESO:lla on Paranalilla Very Large Telescope (VLT), maailman kehittynein näkyvää valoa havainnoiva tähtitieteellinen observatorio, ja kaksi kartoitusteleskooppia. VISTA toimii infrapuna-alueella ja on maailman suurin kartoitusteleskooppi. VLT Survey Telescope on suurin vartavasten taivaan näkyvän valon kartoitukseen suunniteltu teleskooppi. ESO on maailman suurimman tähtitieteellisen projektin, vallankumouksellisen ALMA-teleskoopin eurooppalainen yhteistyökumppani. Parhaillaan ESO suunnittelee 40-metrin kokoluokan optisen/lähi-infrapuna-alueen European Extremely Large -teleskooppia (E-ELT) josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.
Linkit
Yhteystiedot
Ignas Snellen
Leiden Observatory, Leiden University
Leiden, The Netherlands
Puh.: +31 715 275838
Sähköposti: snellen@strw.leidenuniv.nl
Matteo Brogi
Leiden Observatory, Leiden University
Leiden, The Neherlands
Puh.: +31 715 278434
Sähköposti: brogi@strw.leidenuniv.nl
Jayne Birkby
Leiden Observatory, Leiden University
Leiden, The Netherlands
Puh.: +31 715 275832
Sähköposti: birkby@strw.leidenuniv.nl
Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal, E-ELT & Survey Telescopes Press Officer
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6655
Matkapuhelin: +49 151 1537 3591
Sähköposti: rhook@eso.org
Remco de Kok
Space Research Organization Netherlands (SRON)
Utrecht, The Netherlands
Puh.: +31 88 777 5725
Sähköposti: R.J.de.Kok@sron.nl
Pasi Nurmi (Lehdistön yhteyshenkilö Suomi)
ESO Science Outreach Network
ja University of Turku
Turku, Finland
Puh.: +358 29 4504 358
Sähköposti: eson-finland@eso.org
Tiedotteesta
| Tiedote nr.: | eso1227fi |
| Nimi: | Tau Boötis b |
| Tyyppi: | Milky Way : Star : Circumstellar Material : Planetary System |
| Facility: | Very Large Telescope |
| Instruments: | CRIRES |
| Science data: | 2012Natur.486..502B |
Kuvat
Videot
Our use of Cookies
We use cookies that are essential for accessing our websites and using our services. We also use cookies to analyse, measure and improve our websites’ performance, to enable content sharing via social media and to display media content hosted on third-party platforms.
ESO Cookies Policy
The European Organisation for Astronomical Research in the Southern Hemisphere (ESO) is the pre-eminent intergovernmental science and technology organisation in astronomy. It carries out an ambitious programme focused on the design, construction and operation of powerful ground-based observing facilities for astronomy.
This Cookies Policy is intended to provide clarity by outlining the cookies used on the ESO public websites, their functions, the options you have for controlling them, and the ways you can contact us for additional details.
What are cookies?
Cookies are small pieces of data stored on your device by websites you visit. They serve various purposes, such as remembering login credentials and preferences and enhance your browsing experience.
Categories of cookies we use
Essential cookies (always active): These cookies are strictly necessary for the proper functioning of our website. Without these cookies, the website cannot operate correctly, and certain services, such as logging in or accessing secure areas, may not be available; because they are essential for the website’s operation, they cannot be disabled.
Functional Cookies: These cookies enhance your browsing experience by enabling additional features and personalization, such as remembering your preferences and settings. While not strictly necessary for the website to function, they improve usability and convenience; these cookies are only placed if you provide your consent.
Analytics cookies: These cookies collect information about how visitors interact with our website, such as which pages are visited most often and how users navigate the site. This data helps us improve website performance, optimize content, and enhance the user experience; these cookies are only placed if you provide your consent. We use the following analytics cookies.
Matomo Cookies:
This website uses Matomo (formerly Piwik), an open source software which enables the statistical analysis of website visits. Matomo uses cookies (text files) which are saved on your computer and which allow us to analyze how you use our website. The website user information generated by the cookies will only be saved on the servers of our IT Department. We use this information to analyze www.eso.org visits and to prepare reports on website activities. These data will not be disclosed to third parties.
On behalf of ESO, Matomo will use this information for the purpose of evaluating your use of the website, compiling reports on website activity and providing other services relating to website activity and internet usage.
Matomo cookies settings:
Additional Third-party cookies on ESO websites: some of our pages display content from external providers, e.g. YouTube.
Such third-party services are outside of ESO control and may, at any time, change their terms of service, use of cookies, etc.
YouTube: Some videos on the ESO website are embedded from ESO’s official YouTube channel. We have enabled YouTube’s privacy-enhanced mode, meaning that no cookies are set unless the user actively clicks on the video to play it. Additionally, in this mode, YouTube does not store any personally identifiable cookie data for embedded video playbacks. For more details, please refer to YouTube’s embedding videos information page.
Cookies can also be classified based on the following elements.
Regarding the domain, there are:
- First-party cookies, set by the website you are currently visiting. They are stored by the same domain that you are browsing and are used to enhance your experience on that site;
- Third-party cookies, set by a domain other than the one you are currently visiting.
As for their duration, cookies can be:
- Browser-session cookies, which are deleted when the user closes the browser;
- Stored cookies, which stay on the user's device for a predetermined period of time.
How to manage cookies
Cookie settings: You can modify your cookie choices for the ESO webpages at any time by clicking on the link Cookie settings at the bottom of any page.
In your browser: If you wish to delete cookies or instruct your browser to delete or block cookies by default, please visit the help pages of your browser:
Please be aware that if you delete or decline cookies, certain functionalities of our website may be not be available and your browsing experience may be affected.
You can set most browsers to prevent any cookies being placed on your device, but you may then have to manually adjust some preferences every time you visit a site/page. And some services and functionalities may not work properly at all (e.g. profile logging-in, shop check out).
Updates to the ESO Cookies Policy
The ESO Cookies Policy may be subject to future updates, which will be made available on this page.
Additional information
For any queries related to cookies, please contact: pdprATesoDOTorg.
As ESO public webpages are managed by our Department of Communication, your questions will be dealt with the support of the said Department.