Kids

Persbericht

Een nieuwe manier om atmosferen van exoplaneten te onderzoeken

Tau Boötis b eindelijk rechtstreeks gedetecteerd

27 juni 2012

Dankzij een slimme nieuwe techniek zijn astronomen er voor het eerst in geslaagd om de atmosfeer van een exoplaneet die niet voor zijn moederster langs beweegt gedetailleerd te onderzoeken. Met ESO’s Very Large Telescope heeft een internationaal onderzoeksteam de zwakke gloed van de planeet Tau Boötis b rechtstreeks weten te detecteren. Hierdoor hebben de onderzoekers voor het eerst de atmosfeer van de planeet kunnen onderzoeken en exact zijn baan en massa kunnen bepalen, waarmee een vijftien jaar oud vraagstuk is opgelost. Verrassend genoeg heeft het team ook ontdekt dat de atmosfeer van de planeet naar boven toe koeler wordt, terwijl het tegendeel werd verwacht. De resultaten worden op 28 juni gepubliceerd in het tijdschrift Nature.

De planeet Tau Boötis b [1] was in 1996 een van de eerste exoplaneten die ontdekt werden, en het is nog steeds een van de meest nabije. Hoewel zijn moederster gemakkelijk waarneembaar is met het blote oog, is de planeet zelf dat zeker niet. Tot nu toe kon hij alleen worden gedetecteerd via de zwaartekrachtsinvloed die hij op zijn ster uitoefent. Tau Boötis b is een ‘hete Jupiter’ – een grote planeet die in een zeer nauwe baan om zijn moederster draait.

Net als de meeste exoplaneten schuift de planeet vanaf de aarde gezien nooit voor zijn ster langs (zoals de planeet Venus laatst voor de zon schoof). Tot nu toe was zo’n planeetovergang een cruciale voorwaarde om de atmosfeer van een hete Jupiter te onderzoeken: wanneer een planeet voor zijn ster langs trekt, laat zijn atmosfeer een soort vingerafdruk achter in het sterlicht. Omdat in dit geval het licht van de ster van ons uit gezien niet door de planeetatmosfeer gaat, betekende dit dat de atmosfeer van Tau Boötis b niet onderzocht kon worden.

Maar nu, na vijftien jaar te hebben geprobeerd om de zwakke gloed van hete Jupiters te bestuderen, zijn astronomen er eindelijk in geslaagd om de structuur van de atmosfeer van Tau Boötis b te onderzoeken en kon voor het eerst de massa van deze exoplaneet nauwkeurig worden bepaald. Het team maakte daarbij gebruik van het CRIRES-instrument [2] van de Very Large Telescope (VLT) van de ESO-sterrenwacht op Paranal, in Chili. De astronomen combineerden infraroodwaarnemingen van hoge kwaliteit (op golflengten van ongeveer 2,3 micrometer) [3] met een slimme nieuwe truc waarmee het zwakke signaal van de planeet aan het veel sterkere signaal van de moederster ontfutseld kon worden [4].

Hoofdauteur Matteo Brogi (Sterrewacht Leiden) legt uit: ‘Dankzij de uitstekende waarnemingen van de VLT en CRIRES hebben we het spectrum van het stelsel veel gedetailleerder kunnen onderzoeken dan voorheen mogelijk was. Slechts ongeveer 0,01% van het licht dat we zien is van de planeet afkomstig en de rest van de ster, dus dat viel niet mee.’

De meeste planeten die om andere sterren draaien, zijn ontdekt door de zwaartekrachtsinvloed die zij op hun moederster uitoefenen. Dat beperkt de informatie die over hun massa’s kan worden verzameld: er kan slechts een ondergrens voor de planeetmassa worden berekend [5]. De nieuwe techniek die nu is toegepast, biedt veel meer mogelijkheden. Door het licht van de planeet rechtstreeks waar te nemen, konden de astronomen meten onder welke hoek we tegen de planeetbaan aan kijken en op die manier nauwkeurig zijn massa vaststellen. Door na te gaan welke veranderingen de beweging van de planeet om zijn ster vertoont, heeft het team op​betrouwbare wijze kunnen bepalen dat Tau Boötis b onder een hoek van 44 graden om zijn ster draait en een massa heeft die zes keer zo groot is als die van de planeet Jupiter in ons eigen zonnestelsel.

Met deze nieuwe VLT-waarnemingen is het vijftien jaar oude vraagstuk van de massa van Tau Boötis b opgelost. En de nieuwe techniek brengt ook met zich mee dat we nu de atmosferen kunnen onderzoeken van exoplaneten die niet voor hun ster langs bewegen, en hun massa’s nauwkeurig kunnen bepalen, wat voorheen niet mogelijk was,’ zegt mede-auteur Ignas Snellen (Sterrewacht Leiden). ‘Dat is een grote stap voorwaarts.’

Het onderzoeksteam heeft niet alleen de gloed van de atmosfeer van Tau Boötis b gedetecteerd en de massa van de planeet bepaald, maar ook zijn atmosfeer nader kunnen analyseren. Daarbij is de daarin aanwezige hoeveelheid koolmonoxide gemeten en kon, door vergelijking van de waarnemingen met theoretische modellen, de temperatuur op verschillende hoogten in de atmosfeer worden vastgesteld. Een verrassend resultaat van dit onderzoek was dat de nieuwe waarnemingen erop wijzen dat de atmosferische temperatuur naar boven toe afneemt. Dat is precies het tegenovergestelde van de temperatuurinversie – een toename van de temperatuur met de hoogte – die bij andere hete Jupiters is ontdekt [6] [7].

De VLT-waarnemingen laten zien dat hogeresolutiespectroscopie met telescopen op de vaste grond een waardevol middel is voor de gedetailleerde analyse van de atmosferen van exoplaneten die geen planeetovergangen vertonen. De toekomstige detectie van andere moleculen zal astronomen in staat stellen om meer te weten te komen over de atmosferische omstandigheden op de planeet. Door deze omstandigheden te meten op momenten dat de planeet zich in verschillende punten van zijn omloopbaan bevindt, kan wellicht zelfs worden vastgesteld hoe de atmosferische omstandigheden tussen ochtend en avond veranderen.

Dit onderzoek is het bewijs van het enorme potentieel van de huidige telescopen op aarde en hun toekomstige opvolgers, zoals de E-ELT. Misschien zullen we op deze manier ooit zelfs biologische activiteit op aarde-achtige planeten kunnen aantonen,’ concludeert Snellen.

Noten

[1] De naam van de planeet, Tau Boötis b, is een combinatie van de naam van de ster (Tau Boötis of τ Bootis, waarbij τ die Griekse letter ‘tau’ is en niet de letter ‘t’) en de letter ‘b’, die aangeeft dat dit de eerste planeet is die bij deze ster is ontdekt. De aanduiding Tau Boötis a wordt voor de ster zelf gebruikt.

[2] De afkorting staat voor CRyogenic InfraRed Echelle Spectrometer.

[3] Op infrarode golflengten zendt de moederster minder licht uit dan in het visuele gebied, vandaar dat dit golflengtegebied beter geschikt is om het zwakke signaal van de planeet te onderscheiden.

[4] Deze methode maakt gebruik van de snelheid van de planeet in zijn baan om zijn moederster, om zijn straling te onderscheiden van die van de ster en van stralingsbijdragen van de aardatmosfeer. Hetzelfde onderzoeksteam heeft deze techniek vooraf getest op een planeet die wel voor zijn ster langs trekt, door zijn baansnelheid ten tijde van zo’n planeetovergang te meten.

[5] Dat komt doordat doorgaans onbekend is hoe schuin de stand van de planeetbaan is. Als de planeetbaan schuin op de gezichtslijn tussen de ster en de aarde staat, veroorzaakt een zwaardere planeet net zo’n sterke schommelbeweging bij de ster als een lichtere planeet in een minder schuine baan, en laten deze mogelijkheden zich niet van elkaar onderscheiden.

[6] Aangenomen wordt dat thermische inversies worden gekarakteriseerd door moleculaire emissiekenmerken in het spectrum, in plaats van door absorptiekenmerken, zoals volgt uit fotometrische waarnemingen van ‘hete Jupiters’ met de Spitzer-ruimtetelescoop. De exoplaneet HD209458b is het best bestudeerde voorbeeld van thermische inversies in de atmosfeer van een exoplaneet.

[7] Deze waarneming ondersteunt modellen waarin de sterke ultraviolet-emissie die het gevolg is van chromosferische activiteit – zoals de moederster van Tau Boötis b die vertoont – verantwoordelijk is voor het belemmeren van de thermische inversie.

Meer informatie

De resultaten van dit onderzoek zijn te vinden in het artikel ‘The signature of orbital motion from the dayside of the planet τ Boötis b’, dat op 28 juni 2012 in het tijdschrift Nature verschijnt.

Het onderzoeksteam bestaat uit Matteo Brogi (Sterrewacht Leiden), Ignas A.G. Snellen (Sterrewacht Leiden), Remco J. de Kok (SRON, Utrecht), Simon Albrecht (Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, VS), Jayne Birkby (Sterrewacht Leiden) en Ernst J.W. de Mooij (universiteit van Toronto, Canada; Sterrewacht Leiden).

Het jaar 2012 staat in het teken van de vijftigste verjaardag van de oprichting van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO). ESO is de belangrijkste intergouvernementele astronomische organisatie in Europa en de meest productieve sterrenwacht ter wereld. Zij wordt ondersteund door vijftien landen: België, Brazilië, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Italië, Nederland, Oostenrijk, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland. ESO voert een ambitieus programma uit, gericht op het ontwerpen, bouwen en beheren van grote sterrenwachten die astronomen in staat stellen om belangrijke wetenschappelijke ontdekkingen te doen. Ook speelt ESO een leidende rol bij het bevorderen en organiseren van samenwerking op astronomisch gebied. ESO beheert drie waarnemingslocaties van wereldklasse in Chili: La Silla, Paranal en Chajnantor. Op Paranal staan ESO’s Very Large Telescope (VLT), de meest geavanceerde optische sterrenwacht ter wereld, en twee surveytelescopen: VISTA werkt in het infrarood en is de grootste surveytelescoop ter wereld en de VLT Survey Telescope is de grootste telescoop die uitsluitend is ontworpen om de hemel in zichtbaar licht in kaart te brengen. ESO is ook de Europese partner van de revolutionaire telescoop ALMA, het grootste astronomische project van dit moment. Daarnaast bereidt ESO momenteel de bouw voor van de Europese Extremely Large optical/near-infrared Telescope (E-ELT), een telescoop van de 40-meterklasse die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.

Links

Contact

Ignas Snellen
Leiden Observatory, Leiden University
Leiden, The Netherlands
Tel: +31 715 275838
E-mail: snellen@strw.leidenuniv.nl

Matteo Brogi
Leiden Observatory, Leiden University
Leiden, The Neherlands
Tel: +31 715 278434
E-mail: brogi@strw.leidenuniv.nl

Jayne Birkby
Leiden Observatory, Leiden University
Leiden, The Netherlands
Tel: +31 715 275832
E-mail: birkby@strw.leidenuniv.nl

Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal, E-ELT & Survey Telescopes Press Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Mobiel: +49 151 1537 3591
E-mail: rhook@eso.org

Remco de Kok
Space Research Organization Netherlands (SRON)
Utrecht, The Netherlands
Tel: +31 88 777 5725
E-mail: R.J.de.Kok@sron.nl

Marieke Baan (Perscontact Nederland)
ESO Science Outreach Network en NOVA Informatie Centrum
Tel: +31(0)20-5257480
E-mail: eson-netherlands@eso.org

Connect with ESO on social media

Dit is een vertaling van ESO-persbericht eso1227.

Over dit bericht

Persberichten nr.:eso1227nl
Naam:Tau Boötis b
Type:Milky Way : Star : Circumstellar Material : Planetary System
Facility:Very Large Telescope
Instruments:CRIRES
Science data:2012Natur.486..502B

Afbeeldingen

Artist’s impression van de exoplaneet Tau Boötis b
Artist’s impression van de exoplaneet Tau Boötis b
De moederster van de exoplaneet Tau Boötis b
De moederster van de exoplaneet Tau Boötis b
De omgeving van de moederster van de exoplaneet Tau Boötis b
De omgeving van de moederster van de exoplaneet Tau Boötis b

Video's

Artist’s impression van de exoplaneet Tau Boötis b
Artist’s impression van de exoplaneet Tau Boötis b
Inzoomen op de ster Tau Boötis
Inzoomen op de ster Tau Boötis

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.

You can manage your cookie preferences and find out more by visiting 'Cookie Settings and Policy'.

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.

Cookie ID/Name
Description/Purpose
Provider (1st party or 3rd party)
Browser session cookie or Stored cookie?
Duration
csrftoken
XSRF protection token. We use this cookie to protect against cross-site request forgery attacks.
1st party
Stored
1 year
user_privacy
Your privacy choices. We use this cookie to save your privacy preferences.
1st party
Stored
6 months
_grecaptcha
We use reCAPTCHA to protect our forms against spam and abuse. reCAPTCHA sets a necessary cookie when executed for the purpose of providing its risk analysis. We use www.recaptcha.net instead of www.google.com in order to avoid unnecessary cookies from Google.
3rd party
Stored
6 months

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.

Cookie ID/Name
Description/Purpose
Provider (1st party or 3rd party)
Browser session cookie or Stored cookie?
Duration
Settings
preferred_language
Language settings. We use this cookie to remember your preferred language settings.
1st party
Stored
1 year
ON | OFF
sessionid
ESO Shop. We use this cookie to store your session information on the ESO Shop. This is just an identifier which is used on the server in order to allow you to purchase items in our shop.
1st party
Stored
2 weeks
ON | OFF

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.

ON | OFF

Matomo cookies settings:

Cookie ID/Name
Description/Purpose
Provider (1st party or 3rd party)
Browser session cookie or Stored cookie?
Duration
Settings
_pk_id
Stores a unique visitor ID.
1st party
Stored
13 months
_pk_ses
Session cookie temporarily stores data for the visit.
1st party
Stored
30 minutes
_pk_ref
Stores attribution information (the referrer that brought the visitor to the website).
1st party
Stored
6 months
_pk_testcookie
Temporary cookie to check if a visitor’s browser supports cookies (set in Internet Explorer only).
1st party
Stored
Temporary cookie that expires almost immediately after being set.

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.