Jakten på exoplaneter har vist mange fascinerende casestudier. For eksempel har undersøgelser vist mange "Hot Jupiters", gasgiganter, der ligner størrelse Jupiter, men kredser meget tæt på deres solskin. Denne særlige type exoplanet har været en kilde til interesse for astronomer, hovedsageligt fordi deres eksistens udfordrer konventionel tankegang om hvor gasgiganter kan eksistere i et stjernesystem.
Derfor brugte et internationalt team ledet af forskere fra European Southern Observatory (ESO) Very Large Telescope (VLT) for at få et bedre kig på WASP-19b, en Hot Jupiter beliggende 815 lysår fra Jorden. I løbet af disse observationer bemærkede de, at planetens atmosfære indeholdt spor af titaniumoxid, hvilket gør dette til første gang, at denne forbindelse er blevet opdaget i en gasgigantes atmosfære.
Undersøgelsen, der beskriver deres fund, med titlen "Påvisning af titaniumoxid i atmosfæren i en varm Jupiter", dukkede for nylig op i videnskabstidsskriftet Natur.Anført af Elyar Sedaghati - en nyuddannet fra det tekniske universitet i Berlin og en stipendiat ved European Southern Observatory - anvendte teamet data indsamlet af VLT-matrixen i løbet af et år til at studere WASP-19b.
Som alle Hot Jupiters har WASP-19b omtrent den samme masse som Jupiter og kredser meget tæt på sin sol. Faktisk er dens omløbsperiode så kort - kun 19 timer - at temperaturerne i dens atmosfære anslås at nå op til 2273 K (2000 ° C; 3632 ° F). Det er over fire gange så varmt som Venus, hvor temperaturerne er varme nok til at smelte bly! Faktisk er temperaturerne på WASP-19b varme nok til at smelte silicatmineraler og platin!
Undersøgelsen bygger på FOcal Reducer / low dispersion Spectrograph 2 (FORS2) instrumentet på VLT, et multimodus-optisk instrument, der er i stand til at udføre billeddannelse, spektroskopi og studiet af polariseret lys (polarimetri). Ved hjælp af FORS2 observerede teamet planeten, da den passerede foran sin stjerne (aka. Lavet en transit), hvilket afslørede værdifulde spektre fra sin atmosfære.
Efter omhyggelig analyse af lyset, der passerede gennem dets disige skyer, blev teamet overrasket over at finde spormængder af titaniumoxid (såvel som natrium og vand). Som Elyar Sedaghati, der tilbragte 2 år som studerende hos ESO for at arbejde med dette projekt, sagde om opdagelsen i en ES-pressemeddelelse:
“Detektering af sådanne molekyler er imidlertid ingen enkel bedrift. Ikke kun har vi brug for data af enestående kvalitet, men vi har også brug for at udføre en sofistikeret analyse. Vi brugte en algoritme, der udforsker mange millioner spektre, der spænder over en lang række kemiske sammensætninger, temperaturer og sky- eller disegenskaber for at drage vores konklusioner.”
Titaniumoxid er en meget sjælden forbindelse, der vides at eksistere i atmosfære af kølige stjerner. I små mængder fungerer den som en varmeabsorber og er derfor sandsynligvis delvis ansvarlig for, at WASP-19b oplever så høje temperaturer. I store nok mængder kan det forhindre varme i at komme ind eller undslippe en atmosfære, hvilket forårsager det, der kaldes termisk inversion.
Dette er et fænomen, hvor temperaturerne er højere i den øvre atmosfære og lavere længere nede. På Jorden spiller ozon en lignende rolle, hvilket forårsager en inversion af temperaturer i stratosfæren. Men for gasgiganter er dette det modsatte af, hvad der normalt sker. Mens Jupiter, Saturn, Uranus og Neptune oplever koldere temperaturer i deres øverste atmosfære, er temperaturerne meget varmere tættere på kernen på grund af stigninger i trykket.
Holdet mener, at tilstedeværelsen af denne forbindelse kan have en væsentlig indflydelse på atmosfærens temperatur, struktur og cirkulation. Derudover er det faktum, at holdet var i stand til at påvise denne forbindelse (en første for eksoplanetforskere), en indikation af, hvordan eksoplanetundersøgelser opnår nye detaljeringsniveauer. Alt dette vil sandsynligvis have en dybtgående indflydelse på fremtidige undersøgelser af eksoplanet-atmosfærer.
Undersøgelsen ville heller ikke have været mulig, hvis det ikke var for FORS2-instrumentet, der blev føjet til VLT-arrayet i de senere år. Da Henri Boffin, instrumentvidenskabsmanden, der ledte renoveringsprojektet, kommenterede:
“Denne vigtige opdagelse er resultatet af en renovering af FORS2-instrumentet, der blev udført nøjagtigt til dette formål. Siden da er FORS2 blevet det bedste instrument til at udføre denne form for undersøgelse fra jorden.”
Når vi ser fremad, er det klart, at påvisning af metaloxider og andre lignende stoffer i eksoplanet-atmosfærer også vil give mulighed for at skabe bedre atmosfæriske modeller. Med disse i hånden vil astronomer være i stand til at gennemføre langt mere detaljerede og præcise undersøgelser af eksoplanet-atmosfærer, hvilket giver dem mulighed for med større sikkerhed at måle, om nogen af dem er beboelige eller ej.
Så selvom denne seneste planet ikke har nogen chance for at støtte livet - ville du have bedre held med at finde isterninger i Gobiørkenen! - dens opdagelse kunne hjælpe med at pege vejen mod beboelige eksoplaneter i fremtiden. Gå et skridt tættere på at finde en verden, der kan støtte livet, eller muligvis den undvigende Earth 2.0!
