Den store og varme gasplanet WASP-19b har titaniumoxid, natrium og vanddamp i atmosfæren. Opdagelsen er gjort med ESOs VLT og instrumentet FORS2. Astronomerne har fået nye og spændende oplysninger om atmosfærens kemiske sammensætning, temperaturen og trykforholdene omkring denne usædvanlige og meget varme klode, og den nye opdagelser offentliggøres idag i tidsskriftet Nature.

Et astronomisk forskerhold ledet af Elyar Sedaghati, som er ESO Fellow og for nylig student fra TU Berlin, har undersøgt atmosfæren omkring exoplaneten WASP-19b i større detalje end det tidligere er gjort. Den helt specielle planet vejer nogenlunde det samme som Jupiter i vores eget Solsystem, men den er så tæt ved sin værtsstjerne, at den har en omløbstid på bare 19 timer, og atmosfæren har en anslået temperatur på omkring 2000 grader Celcius.

Imens WASP-19b passerer ind foran stjernen, set fra Jorden, vil noget af stjernens lys passere igennem planetatmosfæren, og det vil give svage spor, som kan ses i det lys, som når frem til instrumenterne på Jorden. Med instrumentet FORS2 , som er monteret på Very Large Telescope, har forskerholdet omhyggeligt analyseret lysets sammensætning, og det viser sig, at atmosfæren indeholder svage spor af titaniumoxid, vanddamp og en smule natrium, og at atmosfæren spreder lyset meget kraftigt.


"Det er ikke en simpel ting at spore den slags molekyler,"/ forklarer Elyar Sedaghati, som har arbejdet i to år på projektet som ESO student. "Vi skal ikke blot bruge data af exceptionel høj kvalitet, men vi skal også bruge meget avancerede analysemetoder. Vi har brugt en algoritme, som gennemsøger mange millioner spektrer, så vi dækker en bred vifte af kemiske sammensætninger, temperaturer og værdier for skyer og dis, for at kunne være sikre i vore konklusioner."

Titaniumoxid finder vi kun sjældent på Jorden. Vi vidste i forvejen, at det findes i atmosfæren omkring kolde stjerner. I atmosfærerne omkring varme planeter som WASP-19b er molekylet varmeabsorberende. Hvis der er nok af det, vil stoffet hindre at varme kan trænge ind i eller forsvinde fra atmosfæren, så der opstår en termisk inversion - altså at temperaturen er højere højt oppe i atmosfæren og lavere længere nede; modsat af de normale tilstande. Ozon spiller en tilsvarende rolle i Jordens atmosfære ved at skabe inversion i stratosfæren.

"Når der er titaniumoxid i WASP-19b's atmosfære kan det have en voldsom virkning på atmosfærens temperaturforhold og luftcirkulationen," forklarer Ryan MacDonald, som også er med på forskerholdet, og som er astronomi ved Cambridge Universitety i Storbrittannien. "Det er rigtig spændende og meget lovende, at vi nu kan undersøge exoplaneter i så fine detaljer," siger han.

Astronomerne har indhøstet observationer af WASP-19b i en periode på over et år. Forskerne har målt de relative forskelle i exoplanetens radius ved forskellige bølgelængder for det lys, som er passeret igennem exoplanetens atmosfære, og så har de sammenlignet observationerne med teoretiske atmosfæremodeller. Herved har de kunnet beregne nogle af de atmosfæriske forhold, såsom den kemiske sammensætning i exoplanetens atmosfære.

Nyheden om tilstedeværelsen af metaloxider som for eksempel titaniumoxid, og andre stoffer vil gøre det meget mere præcist at konstruere modeller for exoplaneternes atmosfærer. En gang i fremtiden, når astronomerne også kan observere atmosfærer for de planeter, som kan huse liv, vil de forbedrede atmosfæremodeller gøre det meget lettere at fortolke fremtidens observationer.

"Opdagelsen her er blevet mulig fordi instrumentet FORS2 er blevet opgraderet, netop med dette mål," tilføjer medlem af forskerholdet Henri Boffin fra ESO, som har stået for opgraderingen. "Med det, vi har gjort, er FORS2 nu blevet det bedste instrument, vi har på jordoverfladen til at udføre den slags arbejde," tilføjer Nikku Madhusudhan fra Cambridge University, som har stået for de teoretiske fortolkninger af observationerne.
Kilde:ESO