Exoplaneter

Breakthrough Watch er et globalt astronomi-program der søger efter jordlignende exoplaneter. Breakthrough har netop installeret et nyt instrument på ESO's VLT i Atacama ørkenen, Chile (bill), som kan skærme moderstjernens lys, så man kan se planeterne direkte, med det specifikke formål at observere en kendt exoplanet om vores nærmeste nabostjerne, Proxima Centauri.

ESO's VLT array i Paranal Instrumentet, som kaldes NEAR (Near Earths in the AlphaCen Region), er bygget til at søge efter explaneter i vores nabostjernesystem Alpha Centauri indenfor de "beboelige zoner" omkring de to sollignende stjerner, hvor vand kan eksistere i flydende tilstand. Instrumentet er udviklet i løbet af de seneste tre år i et samarbejde imellem Universitetet i Uppsala i Sverige, Universitetet i Liège i Belgien, California Institute of Technology i USA og Kampf Telescope Optics i München i Tyskland.

Fra 23. maj til11 juni 2019 har astronomerne ved ESOs VLT gennemført en observationsperiode på 10 dage, for at finde eventuelle planeter i stjernesystemet. Det opgraderede instrument vil kunne finde planeter, som er dobbelt så store som Jorden, og opefter. Der observeres i nærinfrarødt og termisk infrarødt fordi det svarer til den varmestråling, som vil komme fra en planet, og dermed kan astronomerne bestemme, om planetens temperatur giver mulighed for flydende vand.

Alpha Centauri er det stjernesystem, som er tættest ved vores Solsystem - 4,37 lysår borte. Det består af to sollignende stjerner, Alpha Centauri A og B plus den røde dværgstjerne Proxima Centauri. Vi véd ikke så meget om planeter i Alpha Centauri-systemet. I 2016 opdagede et forskerhold med brug af ESO instrumenter en jordlignende exoplanet i kredsløb om Proxima Centauri. Men Alpha Centauri A og B er stadig ukendt land. Det er ikke klart, om et sådant binært stjernesystem kan indeholde jordlignende exoplaneter, og den mest lovende metode til at afgøre tvivlsspørgsmålet er ved at prøve at kigge efter dem.

At observere den slags exoplaneter direkte er dog en større teknisk udfordring. Den smule stjernelys, som de tilbagekaster er som oftest milliarder af gange svagere end det lys, som kommer direkte til os fra selve stjernerne. Det at skelne en lille exoplanet tæt ved dens stjerne på en afstand af adskillige lysår er blevet sammenlignet med at se en natsværmer, som kredser om en gadelampe snesevis af kilometer væk. I 2016 påbegyndte Breakthrough Watch og ESO så et samarbejde for at løse det problem. Det sker med et specialinstrument, som kaldes en termisk infrarød koronagraf, som er designet til at blokere for det meste af det lys, som kommer fra stjernen, og samtidig indfange det infrarøde lys, som udsendes fra den varme overflade på en kredsende exoplanet, istedet for at opfange den smule stjernelys, som den reflekterer. På samme måde som objekter tæt ved Solen (som normalt er skjult af Solens stråler) kan ses under en total solformørkelse, så danner koronagrafen en slags kunstig formørkelse af den stjerne, som den peger imod. På den måde bliver stjernelyset fjernet, og meget svagere objekter i nærheden kan registreres. At gøre det, er en vigtig forbedring af observationsmulighederne.

Koronagrafen er installeret på et af VLTs fire 8m teleskoper for at modificere det eksisterende instrument, som hedder VISIR. Det sker ved at optimere følsomheden i de infrarøde bølgelængder, som forbindes med exoplaneter, som måske kan være beboelige. Derfor er det nu muligt at søge efter varmestråling, som ligner det, som Jorden udsender, når den opfanger energi fra Solen, og derefter udsender det i det termiske infrarøde bølgelængdeområde. NEAR ændrer det eksisterende VISIRinstrument på tre måder, ved at kombinere flere forskellige frontlinieteknikker i astronomien:
1. Først tilpasser det instrumentet til koronagrafi, så man kan reducere lyset fra målstjernen og afsløre lyset fra evt. jordlignende exoplaneter.
2. Dernæst bruges adaptiv optik til at deformere teleskopets sekundærspejl, så der kompenseres for lufturo fra Jordens atmosfære.
3, Endelig anvendes der nye skifteteknikker, som reducerer støjsignalerne.

Pete Worden, som er administrerende direktør for Breakthrough Initiative, sagde: "Vi er meget glade for at samarbejde med ESO i forbindelse med design, opbygning, installation og nu brugen af dette innovative nye instrument. Hvis der findes jordlignende exoplaneter omkring Alpha Centaruri A og B, vil det være en stor nyhed for alle på vores egen planet."

"ESO er glad for at kunne bidrage til NEAR projektet med ekspertise, eksisterende infrastruktur og observationstid på Very Large Telescope," kommenterede ESOs projektleder Robin Arsenault.

"Det her er en værdifuld mulighed for, med NEAR eksperimentet, både at fremme vore egne videnskabelige mål og at være med som stifindere for fremtidens instrumenter til jagten på exoplaneter med det fremtidige Extremely Large Telescope," siger Markus Kasper, som er ESOs chefforsker ved NEAR.

"NEAR er det første (og indtil videre eneste) projekt, som direkte kan tage billeder af en beboelig exoplanet. Det er en vigtig milepæl. Vi krydser finger, og vi håber, at der er en stor beboelig exoplanet i kredsløb om Alpha Centauri A eller B," kommenterede Olivier Guyon, som er chefforsker ved Breakthrough Watch.

"Mennesket er af naturen forsker," sagde Yuri Milner, som har grundlagt Breakthrough Initiatives, "Det er på tide, at vi finder ud af, hvad der findes i den næste dal. Teleskopet her giver os muligheden for at se derover."
Kilde:ESO
Exoplaneten NGTS-4b som kredser MEGET tæt om sin moderstjerne Engelske astronomer har fundet en lille nNptun-klasse gasplanet, i tæt kredsløb om stjernen NGTS-4.
Den nye planet kaldet NGTS-4b, er 20% mindre end vores mindste gasplanet Neptun, og dermed kun 3x så stor som Jorden.

Men NGTS-4b kredser meget tæt om NGTS-4, med en omløbstid (dens år) på kun 1,4 jord-dage. Dermed befinder den sig i den zone man normalt kalder "Neptun-ørkenen", fordi gasplaneter ikke forventes at kunne overleve så tæt på stjernen uden at få sin atmosfære blæst væk af stråling fra stjernen. . Forskerne mener derfor at den må være migreret ind mod stjernen indenfor de sidste på mio. år. Enten har den et meget stærkt magnetfelt til at afvise solvindede, eller også er den ved at fordampe og kan dermed oprindeligt have været meget større end idag

NGTS-4b som er den den første gasplanet man har fundet så tæt på en stjerne, er derfor også meget varm - ca. 1000'C skriver Oxford Academic
Den nye algoritme til at søge efter små exoplaneter Tyske forskere har med en ny måde at detektere små exoplaneter, fundet ikke mindre end 18 oversete små Jord-størrelse exoplaneter i Keppler rumteleskopets data, skriver Max Planck-Gesellschaft.

Normalt søger man efter dyk i lysstyrken, når planeter formørker moderstjernen set fra Jorden. Sådanne formørkelser sker gradvist, fordi stjernen er klarest på midten. Så den nye algoritme kigger derfor kun efter formørkelsesmaksimummet og kan dermed langt bedre sortere formørkelser fra almindelig observationsstøj.
"Metoden er et væsentligt skridt fremad, og især når man kigger efter jordlignende planeter. Dermed får vi også et langt mere realistisk billede af exoplanet-populationen i rummet" siger Michael Hippke fra Sonneberg Observatoriet, selvom metoden dog ikke er god til at finde små ydre exoplaneter.

Den mindste af de nyopdagede exoplaneter er faktisk kun 0,69x Jordens diameter og dermed en af de mindste kendte exoplaneter. Forskerne estimerer at de kan finde hundreder af nye exoplaneter i keplerdataene.
De 2 exoplaneter om stjernen HD 21749 NASA’s lille 'Transiting Exoplanets Survey Satellite' (TESS) rumteleskop har opdaget 2 nye små exoplaneter:
- En lille sub-Neptun gasplanet kaldet HD 21749b, med en omløbstid på 36dage om dens stjerne HD 21749, som ligger 60lysår fra Jorden.
- Den anden planet om HD 21749 som er døbt HD 21749c, er en planet på størrelse med Jorden og dermed sandsynligvis en meget jordlignende planet. Den har en omløbstid på kun 8dage og er dermed meget tættere på moderstjernen end Jorden er på Solen, så den er nok for varm til liv, selvom stjernen er mindre end Solen.
KildeCarneige Science Institute og Astrophysical Journal Letters
Kilde: ESA
Det er lykkedes ESO at observere exoplaneten HR8799e direkte ved hjælp af optisk interferometri. Det afslører en kompleks sammensat atmosfære med skyer af jern og silikater, som hvirvler i en storm, som dækker hele planeten.
Exoplaneten  HR8799e
De nye resultater blev offentliggjort idag i en kort artikel fra GRAVITY Collaboration i tidsskriftet Astronomy and Astrophysics. Forskergruppen præsenterer observationer baseret på optisk interferometri af exoplaneten HR8799e. Exoplaneten blev opdaget i 2010 og den kredser om en ung hovedserie-stjerne, 129 lysår fra Jorden, i retning af stjernebilledet Pegasus.

Det er nødvendigt med et instrument med meget høj opløsningsevne og følsomhed, for at kunne nå frem til dagens resultater for HR8799e. GRAVITY bruger de fire unit-teleskoper ved ESOs VLT, der kobles sammen til at fungere som ét stort teleskop - en teknik, som kaldes interferometry. Det har gjort det muligt at adskille indfange lyset fra HR8799e's atmosfære fra stjernens skarpere lys.

HR8799 er en ‘super-Jupiter’; en klode, som ikke ligner nogen af dem, vi kender fra vores eget Solsystem. Den er tungere og meget yngre end nogen af de planeter, som kredser om Solen. Bare 30 millioner år gammel, kan denne babyplanet fortælle forskerne noget om planetdannelse og planetsystemers opståen. Exoplaneten er i øvrigt ret så ugæstfri: der er energi tilovers fra dens dannelse, og der er en voldsom drivhuseffekt, så temperaturen på HR8799e er omkring 1 000°C.


Det er første gang optisk interferometri er blevet brugt til at undersøge detaljer ved en exoplanet, og den nye teknik har givet et yderst detaljeret spectrum i en kvalitet, som ikke tidligere er set - det er ti gange bedre end, hvad der tidligere er opnået. Forskerholdets målinger har afsløret, hvad HR8799es atmosfære består af - og det var noget overraskende.

"Vores analyser viser, at HR8799e har en atmosfære med meget mere kulilte end methan, og det er ikke noget, man ville forvente i en situation med kemisk ligevægt," forklarer lederen af forskerholdet Sylvestre Lacour fra CNRS ved Observatoire de Paris "Den bedste måde, hvorpå vi kan forklare det her overraskende resultat er, at der må være kraftige lodretgående vinde i atmosfæren, som forhindrer kulilten i at reagere med hydrogen og danne methan."

Forskerne opdagede tillige, at atmosfæren indeholder skyer af jern- og silikatstøv. Sammenholdt med overskuddet af kulilte, antyder det også, at atmosfæren omkring HR8799e gemmer på en enorm og meget voldsom storm.

Lacour forklarer: "Vore observationer tyder på en klode af gasarter, som får sin energi fra det indre i form af termisk stråling, som gennemtrænger de hvirvlende mørke skyer, Det er konvektionsstrømninger, som transporterer skyerne af silikater og jernpartikler. De brydes så op, og regner ned imod exoplanetens indre. Det giver os et billede af en dynamisk atmosfære omkring en kæmpe exoplanet under dannelse, og hvor der foregår komplekse fysiske og kemiske processer."