Ponieważ coraz więcej egzoplanet jest identyfikowanych i potwierdzanych różnymi metodami obserwacyjnymi, wciąż nieuchwytny „święty graal” jest odkryciem świata prawdziwie ziemskiego… jedną z jego cech charakterystycznych jest obecność ciekłej wody. I chociaż prawdą jest, że w gęstej atmosferze egzoplanet „gorącego Jowisza” rozpoznawano wodę, teraz zastosowano nową technikę, aby dostrzec jej spektralną sygnaturę w innym gigantycznym świecie poza Układem Słonecznym - potencjalnie torując drogę dla jeszcze więcej takie odkrycia.
Naukowcy z Caltech, Penn State University, Naval Research Laboratory, University of Arizona oraz Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics połączyli siły w ramach projektu finansowanego przez NSF w celu opracowania nowego sposobu identyfikowania obecności wody w atmosferach egzoplanetowych.
Poprzednie metody opierały się na konkretnych przypadkach, takich jak egzoplanety - w tym momencie wszystkie „gorące Jowisze”, planety gazowe, które krążą blisko swoich gwiazd-gospodarzy - były w trakcie tranzytu swoich gwiazd widzianych z Ziemi.
Niestety nie dzieje się tak w przypadku wielu planet pozasłonecznych… zwłaszcza tych, które nie zostały (lub nie zostaną) odkryte metodą tranzytową stosowaną przez obserwatoria takie jak Kepler.
Obejrzyj: Wszechświat Keplera: więcej planet w naszej galaktyce niż gwiazdy
Tak więc naukowcy zwrócili się do innej metody wykrywania egzoplanet: prędkości radialnej lub RV. Ta technika wykorzystuje światło widzialne do obserwowania ruchu gwiazdy w celu uzyskania tak nieznacznego wahania wywołanego grawitacyjnym „szarpnięciem” orbitującej planety. Przesunięcia dopplerowskie w świetle gwiazdy wskazują ruch w taki czy inny sposób, podobnie jak efekt Dopplera podnosi i obniża wysokość klaksonu samochodu, gdy przechodzi.
Ale zamiast używać widzialnych długości fal, zespół zanurkował w spektrum podczerwieni i używając spektrografu bliskiej podczerwieni (NIRSPEC) w obserwatorium WM Keck na Hawajach wyznaczył orbitę stosunkowo niedaleko gorącego Jowisza tau Boötis b… i podczas tego procesu wykorzystał swoją spektroskopię do zidentyfikowania cząsteczek wody na niebie.
„Informacje, które otrzymujemy ze spektrografu, są jak słuchanie występu orkiestry; słyszysz całą muzykę razem, ale jeśli słuchasz uważnie, możesz wybrać trąbkę, skrzypce lub wiolonczelę i wiesz, że te instrumenty są obecne - powiedziała Alexandra Lockwood, absolwentka Caltech i pierwsza autorka badanie. „Dzięki teleskopowi widzisz całe światło razem, ale spektrograf pozwala wybrać różne elementy; jak ta długość fali światła oznacza, że jest sód, a ta oznacza, że jest woda ”.
Wcześniejsze obserwacje tau Boötis b z VLT w Chile identyfikowały tlenek węgla, a także niższe temperatury na dużych wysokościach w jego atmosferze.
Teraz, dzięki tej sprawdzonej technice IR RV, atmosfery egzoplanet, które z naszego punktu widzenia nie przechodzą przed swoimi gwiazdami, można również zbadać pod kątem obecności wody, a także innych interesujących związków.
„Obecnie stosujemy naszą nową, skuteczną technikę podczerwieni na kilku innych nieprzechodzących planetach krążących wokół gwiazd w pobliżu Słońca” - powiedział Chad Bender, pracownik naukowy w Departamencie Astronomii i Astrofizyki w Penn, współautor artykułu. „Planety te są znacznie bliżej nas niż najbliższe planety tranzytowe, ale w dużej mierze zostały zignorowane przez astronomów, ponieważ bezpośredni pomiar ich atmosfery za pomocą wcześniej istniejących technik był trudny lub niemożliwy.”
Po uruchomieniu nowej generacji teleskopów o dużej mocy - takich jak kosmiczny teleskop Jamesa Webba, który ma wystrzelić w 2018 r. - metodą IR można zaobserwować jeszcze mniejsze i bardziej odległe egzoplanety… być może pomagając w dokonaniu przełomowego odkrycia planeta jak nasza.
„Chociaż obecny stan techniki nie jest w stanie wykryć planet podobnych do Ziemi wokół gwiazd takich jak Słońce, dzięki Keck wkrótce powinno być możliwe badanie atmosfery tak zwanych planet„ super-Ziemi ”odkrytych wokół pobliskich gwiazd o niskiej masie, wiele z których nie tranzytu ”- powiedział Geoffrey Blake, profesor kosmochemii i planetologii Caltech. „Przyszłe teleskopy, takie jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba i Teleskop Trzydziestometrowy (TMT), pozwolą nam zbadać znacznie chłodniejsze planety, które są bardziej oddalone od swoich gwiazd macierzystych i gdzie istnieje większe prawdopodobieństwo, że istnieje ciekła woda”.
Odkrycia opisano w artykule opublikowanym w internetowej wersji 24 lutego 2014 rThe Astrophysical Journal Letters.
Źródła: Informacje prasowe Caltech i EurekAlert.
