Lehdistötiedote

GRAVITY-instrumentti raivaa uusia näköaloja eksoplaneettojen kuvaamiseen

Viimeisintä tekniikkaa edustava VLTI:n instrumentti paljastaa uusia yksityiskohtia myrskyisistä eksoplaneetoista optisen interferometrian avulla

27. maaliskuuta 2019, Turku

ESO:n Very Large Telescope Interferometer eli VLTI:n GRAVITY-instrumentti on suorittanut ensimmäiset eksoplaneettahavaintonsa optisen interferometrian avulla. Tämä menetelmä paljasti erittäin monimutkaisen kaasukehän olemassaolon, missä on myrskyisiä koko planeetan laajuisia rauta- ja silikaattipilviä. Tämä menetelmä antaa ainutlaatuisen mahdollisuuden useiden tunnettujen eksoplaneettojen ominaisuuksien selvittämiseksi.

Tämä tulos julkistettiin tämän päivän Astronomy and Astrophysics lehdessä ja havainnon takana on GRAVITY-kollaboraatio [1]. Julkistuksessa esiteltiin eksoplaneetta HR8799e:n havainnot optista interferometriaa käyttäen. Eksoplaneetta löydettiin 2010 ja se kiertää nuorta pääsarjan tähteä  HR8799, mikä on 129 valovuoden päässä Maasta Pegasuksen tähdistössä.

Tämän päivän tulokset paljastavat uusi ominaisuuksia HR8799e:stä ja havainnot vaativat erittäin korkean resoluution ja herkkyyden omaavaa instrumenttia. GRAVITY voi käyttää neljää VLT:n teleskooppia ja siten simuloida yhtä suurta teleskooppia yhtä aikaa interferometria-tekniikan [2] avulla. Tämä muodostaa VLTI superteleskoopin, minkä avulla HR8799e:n kaasukehän valo saadaan erotettua sen emotähden valosta [3].

HR8799e on ‘super-Jupiter’, mikä on hyvin erilainen maailma, kuin mitä omassa aurinkokunnassamme on. Se on paljon massiivisempi ja nuorempi, kuin mikä tahansa aurinkokunnan planeetoista.  Ainoastaan 30 miljoonan vuoden ikäisenä tämä vauvaplaneetta on tarpeeksi nuori, jotta planeettojen ja planeettakuntien syntyä voidaan tutkia. Eksoplaneetta on erittäin epämukava paikka, sillä sen syntymästä jäljelle jäänyt ylimääräinen energia ja voimakas kasvihuoneilmiö kuumentavat HR8799e planeetan huimaan noin 1000 °C asteen lämpötilaan.

Tämä on ensimmäinen kerta kun optista interferometriaa on käytetty eksoplaneettojen yksityiskohtien tutkimisessa ja sen avulla on saatu aikaan erittäin yksityiskohtainen kaasukehän spektri, mikä on kymmenen kertaa aikaisempia yksityikohtaisempi. Tutkimusryhmän havaintojen avulla HR8799e:n kaasukehän koostumusta pystyttiin tutkimaan ja se sisälsi muutamia yllätyksiä.

“Analyysimme osoittivat, että HR8799e:llä on kaasukehä, missä on paljon enemmän hiilimonoksidia kuin metaania ja tätä ei odotettu kemian tasapainon perusteella”: tiimin vetäjä Sylvestre Lacour tutkija sanoo (CNRS at the Observatoire de Paris - PSL and the Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics). “Voimme arvella tämän yllätyksellisen tuloksen johtuvan suurista vertikaalisista kaasukehän virtauksista, mitkä estävät hiilomonoksidia reagoimasta vedyn kanssa ja siten estävän metaanin syntymistä”.

Tutkimusryhmä havaitsi kaasukehän sisältävän myös rauta- ja silikaatipölyn pilviä. Kun tämä yhdistetään hiillimonoksidin suureen määrään, niin HR8799e:n kaasukehässä arvellaan olevan valtavia ja voimakkaita myrskyjä.

“Havaintomme osoittavat, että ilmakehän kaasupallo on valaistu sisältä päin ja lämpimät valonsäteet kulkevat myrskyisten tummien pilvien läpi”: Lacour kuvailee. “Konvektio liikuttaa silikaatti- ja rautahiukkasten pilviä, mitkä hajoavat ja sataavat takaisin. Tämä muodostaa kuvan hyvin dynaamisesta kaasukehästä jättiläismäisen nuoren eksoplaneetan ympärillä, missä tapahtuu monimutkaisa fysikaalisia ja kemiallisia prosesseja.”

Tämä tulos on jatkoa GRAVITY:n hämmästyttäville löydöille, mitkä käsittävät läpimurtoja, kuten viime vuoden havainnon galaksimme massiivisen mustan aukon keskustan aivan tapahtumahorisontin lähellä kieppuvasta 30% valon nopeudella liikkuvasta kaasusta. Tämä tuo myös yhden menetelmän eksoplaneettojen havaitsemismenetelmien arsenaaliin, joita ESO:n teleskoopeilla ja instrumenteilla on käytettävissä. Se on tiennäyttäjä uusille vielä vaikuttavammille löydöille [4].

Lisähuomiot

[1] GRAVITY on tehty yhteistyössä seuraavien tahojen kanssa: Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (Germany), LESIA of Paris Observatory–PSL / CNRS / Sorbonne Université / Univ. Paris Diderot and IPAG of Université Grenoble Alpes / CNRS (France), the Max Planck Institute for Astronomy (Germany), the University of Cologne (Germany), the CENTRA–Centro de Astrofisica e Gravitação (Portugal) ja ESO.

[2] Interferometrian avulla tähtitieteilijät voivat rakentaa superteleskoopin yhdistämällä useita pieniä teleskooppeja. ESO:n VLTI on interferometriaa hyödyntävä teleskooppi, missä kaksi tai useampi VLT:n Unit teleskooppi (UT) yhdistetään tai sitten käytetään aputeleskooppeja. Jokaisessa UT-teleskoopissa obn vaikuttava 8.2-m:n pääpeili, jolloin ne kaikki yhdistämällä saadaan teleskooppi, minkä tehokkuus on 25 kertainen yksittäiseen UT-teleskooppiin verrattuna.

[3] Eksoplaneettoja voidaan havaita useilla eri tekniikoilla. Jotkin näistä ovat epäsuoria menetelmiä, kuten säteisnopeusmenetelmä, mitä ESO:n eksoplaneettojen metsästäjä HARPS-instrumentti käyttää. Se mittaa planeetan aiheuttaman paikan muutoksen tähden paikkaan. Suorat menetelmät, kuten tässä tuloksessa oli ensimmäistä kertaa kokeiltu, käsittävät planeetan suoraa havaitsemista sen sijaan, että tarkasteltaisiin sen aiheuttamaan muutosta tähteen.

[4] Viimeiset ESO teleskooppien tekemät eksoplaneettalöydöt pitävät sisällään viime vuoden menestyksekkään havainnon Barnardin tähteä kiertävästä supermaasta, mikä on Maata lähin yksittäinen tähti, sekä ALMA:n löydön juuri syntymässä olevan tähden ympärillä olevista nuoristä planeetoista, missä käytettiin toista edistynyttä planeettojen havaitsemismenetelmää.

Lisätietoa

Tämä tutkimus on esitelty artikkelissa: “First direct detection of an exoplanet by optical interferometry”, mikä on julkaistu Astronomy and Astrophysics lehdessä.

Tutkimusryhmässä olivat mukana:  S. Lacour (LESIA, Observatoire de Paris - PSL, CNRS, Sorbonne Universités, UPMC Univ. Paris 06, Univ. Paris Diderot, Meudon, France [LESIA]; Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Garching, Germany [MPE]), M. Nowak (LESIA), J. Wang (Department of Astronomy, California Institute of Technology, Pasadena, USA), O. Pfuhl (MPE), F. Eisenhauer (MPE), R. Abuter (ESO, Garching, Germany), A. Amorim (Universidade de Lisboa, Lisbon, Portugal; CENTRA - Centro de Astrofísica e Gravitação, IST, Universidade de Lisboa, Lisbon, Portugal), N. Anugu (Faculdade de Engenharia, Universidade do Porto, Porto, Portugal; School of Physics, Astrophysics Group, University of Exeter, Exeter, United Kingdom), M. Benisty (Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, France [IPAG]), J.P. Berger (IPAG), H. Beust (IPAG), N. Blind (Observatoire de Genève, Université de Genève, Versoix, Switzerland), M. Bonnefoy (IPAG), H. Bonnet (ESO, Garching, Germany), P. Bourget (ESO, Santiago, Chile), W. Brandner (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germany [MPIA]), A. Buron (MPE), C. Collin (LESIA), B. Charnay (LESIA), F. Chapron (LESIA) , Y. Clénet (LESIA), V. Coudé du Foresto (LESIA), P.T. de Zeeuw (MPE; Sterrewacht Leiden, Leiden University, Leiden, The Netherlands), C. Deen (MPE), R. Dembet (LESIA), J. Dexter (MPE), G. Duvert (IPAG), A. Eckart (1st Institute of Physics, University of Cologne, Cologne, Germany;  Max Planck Institute for Radio Astronomy, Bonn, Germany), N.M. Förster Schreiber (MPE), P. Fédou (LESIA), P. Garcia (Faculdade de Engenharia, Universidade do Porto, Porto, Portugal; ESO, Santiago, Chile; CENTRA - Centro de Astrofísica e Gravitação, IST, Universidade de Lisboa, Lisbon, Portugal), R. Garcia Lopez (Dublin Institute for Advanced Studies, Dublin, Ireland; MPIA), F. Gao (MPE), E. Gendron (LESIA), R. Genzel (MPE; Departments of Physics and Astronomy, University of California, Berkeley, USA), S. Gillessen (MPE), P. Gordo (Universidade de Lisboa, Lisbon, Portugal; CENTRA - Centro de Astrofísica e Gravitação, IST, Universidade de Lisboa, Lisbon, Portugal), A. Greenbaum (Department of Astronomy, University of Michigan, Ann Arbor, USA), M. Habibi (MPE), X. Haubois (ESO, Santiago, Chile), F. Haußmann (MPE), Th. Henning (MPIA), S. Hippler (MPIA), M. Horrobin (1st Institute of Physics, University of Cologne, Cologne, Germany), Z. Hubert (LESIA), A. Jimenez Rosales (MPE), L. Jocou (IPAG), S. Kendrew (European Space Agency, Space Telescope Science Institute, Baltimore, USA; MPIA), P. Kervella (LESIA), J. Kolb (ESO, Santiago, Chile), A.-M. Lagrange (IPAG), V. Lapeyrère (LESIA), J.-B. Le Bouquin (IPAG), P. Léna (LESIA), M. Lippa (MPE), R. Lenzen (MPIA), A.-L. Maire (STAR Institute, Université de Liège, Liège, Belgium; MPIA), P. Mollière (Sterrewacht Leiden, Leiden University, Leiden, The Netherlands), T. Ott (MPE), T. Paumard (LESIA), K. Perraut (IPAG), G. Perrin (LESIA), L. Pueyo (Space Telescope Science Institute, Baltimore, USA), S. Rabien (MPE), A. Ramírez (ESO, Santiago, Chile), C. Rau (MPE), G. Rodríguez-Coira (LESIA), G. Rousset (LESIA), J. Sanchez-Bermudez (Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México, Mexico City, Mexico; MPIA), S. Scheithauer (MPIA), N. Schuhler (ESO, Santiago, Chile), O. Straub (LESIA; MPE), C. Straubmeier (1st Institute of Physics, University of Cologne, Cologne, Germany), E. Sturm (MPE), L.J. Tacconi (MPE), F. Vincent (LESIA), E.F. van Dishoeck (MPE; Sterrewacht Leiden, Leiden University, Leiden, The Netherlands), S. von Fellenberg (MPE), I. Wank (1st Institute of Physics, University of Cologne, Cologne, Germany), I. Waisberg (MPE) , F. Widmann (MPE), E. Wieprecht (MPE), M. Wiest (1st Institute of Physics, University of Cologne, Cologne, Germany), E. Wiezorrek (MPE), J. Woillez (ESO, Garching, Germany), S. Yazici (MPE; 1st Institute of Physics, University of Cologne, Cologne, Germany), D. Ziegler (LESIA), and G. Zins (ESO, Santiago, Chile).

ESO on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja ylivoimaisesti maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 16 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Espanja, Irlanti, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Portugali, Puola, Ranska, Ruotsi, Saksa, Suomi, Sveitsi, Tanska ja Tšekin tasavalta, joiden lisäksi Chile toimii laitteistojen sijoitusmaana ja Australia strategisena kumppanina. 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 VLT-teleskooppi (Very Large Telescope) ja siihen liittyvä, maailmanlaajuisesti johtava VLTI-interferometri, sekä kaksi kartoitusteleskooppia. VISTA toimii infrapuna-alueella ja VST-teleskooppi näkyvän valon aallonpituuksilla. ESO on myös merkittävä kumppani kahdessa Chajnantorin laitteistossa, APEX-teleskoopissa ja ALMA-teleskoopissa, joka on maailman suurin tähtitieteellinen projekti. Lähellä Paranalia sijaitsevalla Cerro Armazonesilla ESO rakentaa 39-metrin kokoista ELT-teleskooppia (Extremely Large Telescope), josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

• Tutkimusartikkeli 
• GRAVITY:n ottamia kuvia
• VLT:n ottamia kuvia

Yhteystiedot

Sylvestre Lacour
CNRS/LESIA, Observatoire de Paris - PSL
5 place Jules Janssen, Meudon, France
Puh.: +33 6 81 92 53 89
Sähköposti: Sylvestre.lacour@observatoiredeparis.psl.eu

Mathias Nowak
CNRS/LESIA, Observatoire de Paris - PSL
5 place Jules Janssen, Meudon, France
Puh.: +33 1 45 07 76 70
Matkapuhelin: +33 6 76 02 14 48
Sähköposti: Mathias.nowak@observatoiredeparis.psl.eu

Dr. Paul Mollière
Sterrewacht Leiden, Huygens Laboratory
Leiden, The Netherlands
Puh.: +31 64 2729185
Sähköposti: molliere@strw.leidenuniv.nl

Calum Turner
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6670
Sähköposti: pio@eso.org

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

Connect with ESO on social media