Pressmeddelande

VLT fångar det första direkta spektrumet av en exoplanet

13 januari 2010

Genom att studera ett trippelplanetsystem som liknar en uppskalad version av solens egen planetfamilj har astronomer kunnat få fram det första direkta spektrumet - ett "kemiskt fingeravtryck" [1] - av en planet som kretsar kring en fjärran stjärna [2]. Upptäckten ger nya insikter om hur planeten bildades och dess sammansättning och blir en ny milstolpe i sökandet efter liv på annat håll i universum.

Markus Janson är huvudförfattare till en forskningsartikel som rapporterar de nya rönen.
- En planets spektrum är som ett fingeravtryck. Det ger oss nyckelinformation om de grundämnen som finns i planetens atmosfär. Med den informationen kan vi bättre förstå hur planeten bildades och, i framtiden, kan vi kanske till och med hitta tecken på liv.

Forskarna fick fram spektrumet av en jättelik exoplanet som kretsar kring den ljusa, mycket unga stjärnan HR 8799. Systemet ligger ungefär 130 ljusår från jorden. Stjärnan har en massa 1,5 gånger solens och är värd till ett planetsystem som liknar en modell av vårt eget solsystem i större skala. Tre jätteplaneter, med massor mellan 7 och 10 gånger Jupiters massa, upptäcktes 2008 av ett annat forskarteam. Planeterna ligger mellan 20 och 70 gånger längre ut från sin värdstjärna än jorden gör från solen. Planetsystemet innehåller dessutom två bälten av mindre objekt som liknar vårt solsystems asteroidbälte och Kuiper-bälte.

Teammedlemmen Carolina Bergfors berättar om observationerna vid Paranalobservatoriet i norra Chile.
- Vårt mål var mellanplaneten av de tre, som är ungefär 10 gånger tyngre än Jupiter och har en temperatur på ungefär 800 grader Celsius. Efter mer än fem timmars exponeringstid lyckades vi skilja ut planetens spektrum från värdstjärnans mycket starkare ljus.

Detta är första gången som ett spektrum av en exoplanet som kretsar kring en normal, nästan sollik stjärna, har kunnat registreras direkt. Tidigare har de enda spektra som kunnat tas krävt ett rymdteleskop för att kunna genomföras. Sådana spektra är möjliga endast när exoplaneten passerar bakom dess värdstjärna i en "exoplanetär förmörkelse". Då träder planetspektrumet fram när man jämför mot stjärnans ljus före och efter. Den här metoden kan dock endast användas om exoplanetens bana är precis rätt orienterad, vilket stämmer endast för en liten andel av alla exoplanetsystem. Det aktuella spektrumet var däremot registrerat från marken, med ESO:s VLT (Very Large Telescope), i direkta observationer som inte är beroende av banans orientering.

Då värdstjärnan är flera tusen gånger ljusare än planeten är detta en imponerande bedrift.
- Det är som att försöka se vad ett stearinljus består av genom att observera det från två kilometers avstånd när det står bredvid en bländande stark 300-watts lampa, säger Janson.

Upptäckten kunde göras tack vare instrumentet NACO, monterat på VLT. Instrumentets utomordentliga förmåga att ta mycket skarpa bilder i infrarött ljus beror på tekniken adaptivoptik [3]. Ytterligare skarpa bilder och spektra av jätteexoplaneter väntas framöver både från det nya instrumentet SPHERE, som ska installeras vid VLT år 2011, och från det nya teleskopet E-ELT (European Extremely Large Telescope).

- Observationerna gjordes i infrarött, vilket är att föredra före kortare våglängder eftersom kontrasten mellan den mycket ljusa stjärnan och den svagt lysande planeten är mindre, berättar Carolina Bergfors.

De nyinsamlade data visar att atmosfären som omger planeten är svår att förstå, menar medförfattaren Wolfgang Brandner.
- De tecken som finns i spektrumet stämmer inte överens med nuvarande teoretiska modeller, säger han. Vi behöver ta med i beräkning en mer detaljerad beskrivning av moln av stoft i atmosfären, eller dra slutsatsen att atmosfären har en kemisk sammansättning som är annorlunda än den man tidigare antagit.

Markus Janson och hans forskarkolleger hoppas snart få tag i fingeravtrycken för de andra två jätteplaneterna för att sedan för första gången kunna jämföra spektra från tre planeter i samma system.
- Det här kommer alldeles säkert kasta nytt ljus på processerna som leder till att planetsystem som vårt eget bildas, slår Jansson fast.

Noter

[1] Regnbågen visar att vitt ljus kan delas upp i olika färger. Med sina instrument delar astronomer ljuset som de fångar in från avlägsna objekt upp i dess olika färger (eller "våglängder"). Medan vi kan skilja mellan fem eller sex regnbågsfärger kartlägger astronomer hundratals nyanser som tillsammans bildar ett spektrum - ett arkiv av de olika mängder ljus som objektet avger i varje smala färgband. Ett spektrums detaljer - mer ljus i vissa färger och mindre i andra - ger tecken som kan berätta om den kemiska sammansättningen av materian som producerar ljuset. Detta gör spektroskopin, metoden att mäta spektra, till ett viktigt redskap inom den astronomiska forskningen.

[2] År 2004 använde astronomer NACO vid VLT för att få en bild och ett spektrum av ett objekt med massa 5 gånger Jupiters som kretsar kring en brun dvärg - en "misslyckad stjärna". Man tror dock att paret bildades samtidigt, som en dubbelstjärna i miniatyr, snarare än att följeslagaren bildades i skivan som omgav den bruna dvärgen som den skulle gjort i en stjärna-planet-system (se ESO 28/04, ESO 15/05 och ESO 19/06).

[3] Teleskop på marken lider av den utsuddande effekten som turbulens i atmosfären ligger bakom. Turbulensen får stjärnorna att blinka på ett sätt som är en fröjd för poeter men frustrerande för astronomer, då den smetar ut de fina detaljerna i deras bilder. Men med adaptivoptikteknik kan detta problem övervinnas så att teleskopet kan skapa bilder som är så skarpa som är teoretiskt möjligt, dvs de tangerar förhållandena i rymden. I adaptivoptiksystem kompenserar en datorstyrd spegel med justerbar form för förvrängningen som atmosfären orsakar i bilden. Justeringarna i optiken sker i realtid och räknas fram med hög hastighet (flera hundra gånger per sekund) från bilddata som fångas av en vågfrontssensor (en avancerad kamera) som kontinuerligt registrerar ljuset från en referensstjärna.

Mer information

Forskningsresultaten presenteras i en artikel som kommer att publiceras i tidsskriften Astrophysical Journal (“Spatially resolved spectroscopy of the exoplanet HR 8799 c”, av M. Janson m. fl.).

Teamet består av M. Janson (University of Toronto, Kanada), C. Bergfors, M. Goto, W. Brandner (Max-Planck-Institutet för astronomi, Heidelberg, Tyskland) och D. Lafrenière (University of Montreal, Kanada). Förberedelsedata togs med instrumentet IRCS vid Subaruteleskopet.

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande 02/01, som tagits fram inom ramarna för ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer som fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Robert Cumming.

ESO, Europeiska sydobservatoriet, är Europas främsta mellanstatliga organisation inom astronomi och världens mest produktiva observatorium. Det stöds av 14 länder, bland dem Sverige. http://www.eso.org

Länkar

• Forskningsartikeln
• Mer information: Exoplanet media kit (på engelska)

Kontakter

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

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

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

Johan Warell (Presskontakt för Sverige)
ESO:s nätverk för vetenskaplig kommunikation
Skurup, Sverige
Tel: +46-706-494731
E-post: eson-sweden@eso.org

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso1002 som har tagits fram inom ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer. ESON-representanterna fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Johan Warell.