Efterhånden som flere og flere eksoplaneter identificeres og bekræftes ved forskellige observationsmetoder, er den stadig svigagtige "hellige gral" opdagelsen af en virkelig jordlig verden ... et af kendetegnene for det er tilstedeværelsen af flydende vand. Og selvom det er sandt, at vand er blevet identificeret i de tykke atmosfærer fra "varme Jupiter" -oplaneter før, er en ny teknik nu blevet brugt til at få øje på dens spektrale underskrift i endnu en gigantisk verden uden for vores solsystem - hvilket muligvis baner vejen for endnu mere sådanne opdagelser.
Forskere fra Caltech, Penn State University, Naval Research Laboratory, University of Arizona og Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics har slået sig sammen i et NSF-finansieret projekt for at udvikle en ny måde at identificere tilstedeværelsen af vand i exoplanet-atmosfærer.
Tidligere metoder var afhængige af specifikke tilfælde, som når eksoplaneterne - på dette tidspunkt alle "varme Jupitere", gasformige planeter, der kredser tæt på deres værtsstjerner - var i færd med at transitere deres stjerner set fra Jorden.
Dette er desværre ikke tilfældet for mange ekstrasolære planeter ... især dem, der ikke (eller ikke vil blive) opdaget ved den transiteringsmetode, der blev anvendt af observatorier som Kepler.
Se: Keplers univers: Flere planeter i vores Galaxy end stjerner
Så forskerne vendte sig mod en anden metode til at detektere exoplaneter: radial hastighed eller RV. Denne teknik bruger synligt lys til at se bevægelsen af en stjerne for den stadigt så lette slingring skabt af tyngdekraften "slæbebåd" fra en kredsende planet. Doppler-forskydninger i stjernens lys indikerer bevægelse på en eller anden måde, svarende til hvordan Doppler-effekten hæver og sænker toneangivningen for en bils horn, når den går forbi.
Men i stedet for at bruge synlige bølgelængder, dykkede teamet ned i det infrarøde spektrum og ved hjælp af Near Infrared Echelle Spectrograph (NIRSPEC) ved WM Keck Observatory på Hawaii, bestemte bane for den relativt nærliggende varme Jupiter tau Boötis b… og i processen brugte sin spektroskopi til at identificere vandmolekyler i dens himmel.
”De oplysninger, vi får fra spektrografen, er som at lytte til en orkesterforestilling; du hører al musikken sammen, men hvis du lytter nøje, kan du vælge en trompet eller en violin eller en cello, og du ved, at disse instrumenter er til stede, ”sagde Alexandra Lockwood, kandidatstuderende ved Caltech og første forfatter af undersøgelse. ”Med teleskopet ser du alt lyset sammen, men spektrografen giver dig mulighed for at vælge forskellige stykker; som denne bølgelængde af lys betyder, at der er natrium, eller denne betyder, at der er vand. ”
Tidligere observationer af tau Boötis b med VLT i Chile havde identificeret kulilte såvel som køligere højtemperaturer i sin atmosfære.
Med denne velprøvede IR RV-teknik kan atmosfærerne fra exoplaneter, der ikke tilfældigvis krydser foran deres stjerner fra vores synspunkt, også undersøges for tilstedeværelsen af vand såvel som andre interessante forbindelser.
”Vi anvender nu vores effektive nye infrarøde teknik til flere andre ikke-transiterende planeter, der kredser rundt om stjerner i nærheden af Solen,” sagde Chad Bender, en forskningsmedarbejder i Penn State Department of Astronomy and Astrophysics og en medforfatter af papiret. "Disse planeter er meget tættere på os end de nærmeste transiterende planeter, men er stort set blevet ignoreret af astronomer, fordi direkte måling af deres atmosfære med tidligere eksisterende teknikker var vanskeligt eller umuligt."
Når den næste generation af højdrevne teleskoper er i gang - ligesom James Webb-rumteleskopet, der er planlagt til lancering i 2018 - kan endnu mindre og fjernere exoplaneter observeres med IR-metoden ... måske med til at gøre den banebrydende opdagelse af en planeten som vores.
”Mens den nuværende teknikstilstand ikke kan detektere jordlignende planeter omkring stjerner som Solen, skulle det med Keck snart være muligt at studere atmosfærerne i de såkaldte 'super-Jorden' planeter, der opdages omkring nærliggende stjerner med lav masse, mange hvoraf ikke passerer, ”sagde Caltech-professor i kosmokemi og planetvidenskab Geoffrey Blake. "Fremtidige teleskoper som James Webb-rumteleskopet og det tretti meter-teleskop (TMT) vil gøre det muligt for os at undersøge meget køligere planeter, der er mere fjernt fra deres værtsstjerner, og hvor der er mere sandsynligt, at flydende vand findes."
Resultaterne er beskrevet i et papir, der blev offentliggjort i den 24. februar 2014 onlineversion afThe Astrophysical Journal Letters.
Kilder: Caltech og EurekAlert pressemeddelelser.
