Astronomer har hittills hittat nästan 2 000 så kallade exoplaneter. Planeter som cirkulerar kring andra stjärnor än vår sol. Sökmetoden har främst varit att mäta ljusförändringar från en stjärna som uppstår när en himlakropp rör sig över stjärnans yta. Men nu har astronomer för första gången kunnat registrera en exoplanets spektrum i reflekterat synligt ljus.
Astronomer har använt planetjägaren HARPS vid ESO:s La Sillaobservatorium i Chile för att för första gången registrera en exoplanets spektrum i reflekterat, synligt ljus. Dessa observationer avslöjade nya egenskaper hos en berömd exoplanet: 51 Pegasi b var den första som upptäcktes runt en normal stjärna. Resultaten lovar en spännande framtid för den här tekniken, framförallt med intåget av nästa generations instrument, som till exempel ESPRESSO på VLT, och framtida teleskop såsom E-ELT.
Exoplaneten 51 Pegasi b [1] ligger cirka 50 ljusår bort från jorden i stjärnbilden Pegasus. Den upptäcktes 1995 och kommer för alltid att bli ihågkommen som den första bekräftade exoplaneten som upptäcktes gå i bana runt en normal, solliknande stjärna [2]. Den anses också vara urtypen av en het Jupiter – en klass av planeter som vi nu vet är vanliga. Dessa planeter har storlek och massa liknande Jupiters, men kretsar mycket närmare sina värdstjärnor.
Sedan denna milstolpe har mer än 1900 exoplaneter i 1200 planetsystem bekräftats. Men lagom till tjugoårsdagen av denna upptäckt återvänder 51 Pegasi b återigen till rampljuset för ytterligare ett framsteg i exoplanetstudier.
Forskargruppen bakom den nya upptäckten leds av Jorge Martins, astronom vid Institutet för astrofysik och rymdvetenskap (IA) och Portos universitet i Portugal och för närvarande doktorand vid ESO i Chile. Forskarna använde instrumentet HARPS på ESO:s 3.6-meterteleskop vid La Sillaobservatoriet i Chile.
Den just nu mest använda metoden för att undersöka en exoplanets atmosfär är genom att observera värdstjärnans spektrum när det filtreras genom planetens atmosfär när den passerar framför stjärnan – metoden kallas transmissionsspektroskopi. Ett alternativ till detta är att observera systemet när stjärnan passerar framför planeten, vilket huvudsakligen ger information om exoplanetens temperatur.
Med denna nya metod behöver man inte hitta en planet som passerar framför sin värdstjärna sett från jorden. Därmed kan metoden användas för att studera många fler exoplaneter. Det gör det möjligt att direkt observera planetens spektrum i synligt ljus, vilket innebär att man kan studera egenskaper hos planeten som man inte kommer åt med andra metoder.
Värdstjärnans spektrum används som en mall i en sökning i mätningarna efter en liknande signatur av stjärnljus som reflekterats från planeten när den går i sin bana runt stjärnan. Detta är en ytterst svår uppgift eftersom en planet lyserotroligt mycket svagare i jämförelse med sin bländande värdstjärna.
Signalerna från planeten översvämmas lätt av andra små störningar och källor till brus i mätningarna [3]. Att den nya metoden ändå kunnat framgångsrikt användas med HARPS’ observationer av 51 Pegasi b ger ett värdefullt bevis på att den har framtiden för sig.
– En observationsmetod av den här typen är vetenskapligt väldigt viktig. Den gör det möjligt för oss att bestämma bådeplanetens massa och inklinationen på dess bana, vilka i sin tur är grundkrav för att vi ska kunna förstå systemet bättre. Det gör det också möjligt att uppskatta planetens reflektivitet, eller albedo, vilket kan användas för att dra slutsatser om sammansättningen av både planetens yta och dess atmosfär, förklarar Jorge Martins.
Forskarna fann att 51 Pegasi b är drygt hälften så tung som Jupiter och går i en bana som lutar med cirka nio graderjämfört med siktlinjen mot jorden [4]. Planeten verkar också vara större i diameter än Jupiter och har en hög reflektivitet. Dessa är typiska egenskaper för en het Jupiter som kretsar väldigt nära sin värdstjärna och som utsätts för intensivt stjärnljus.
HARPS var avgörande för forskargruppens arbete, men att detta resultaten kunde uppnås redan med ESO:s 3.6-meterteleskop är goda nyheter för astronomer. Teleskopet har relativt begränsade förutsättningar att kunna tillämpa den nya metoden, och kommer att överträffas av betydligt mer avancerade instrument på större teleskop, såsom ESO:s Very Large Telescope och det framtida European Extremely Large Telescope [5].
Nuno Santos, också astronom vid IA och vid Portos universitet, är medförfattare till den nya artikeln.
– Vi väntar nu ivrigt på första ljuset från spektrografen ESPRESSO vid VLT så att vi kan utföra mer detaljerade studier av denna och andra planetsystem, avslutar han.
Anarres/ESO
Noter
[1] Både 51 Pegasi b och dess värdstjärna 51 Pegasi är några av objekten som är tillgängliga för att namnges av allmänheten i IAU:s tävling NameExoWorlds.
[2] Tidigare upptäcktes två planeter som kretsar i de mer extrema miljöerna omkring en pulsar.
[3] Utmaningen kan jämföras med att försöka studera det svaga ljuset som reflekteras från en liten insekt som flyger runt en avlägsen men mycket ljusstark lampa.
[4] Detta betyder att planeten går i en bana som nästan korsar siktlinjen mot jorden, men den kommer inte tillräckligt nära den för att planeten ska kunna ses passera framför värdstjärnan.
[5] Instrument som ESPRESSO på VLT, och längre framåt andra mer kraftfulla instrument vid mycket större teleskop som till exempel E-ELT, kommer ge väsentliga förbättringar i både precision och känslighet. Detta hjälper vid upptäckten av små exoplaneter och samtidigt ger mer detaljerad kunskap om planeter som liknar 51 Pegasi b.
Intressant?
Läs även andra bloggares åsikter om Synlig planet, Pegasi 51, Pegasi 51 b, ESO, La Silla, Chile, HARPS, Rymden, Astronomi