Do zestawu narzędzi łowców egzo-planet dodano kolejną technikę, która nie wymaga dużych naziemnych teleskopów ani obserwatoriów kosmicznych. Ta nowa technika naziemna umożliwi badanie atmosfery planet poza Układem Słonecznym, przyspieszając poszukiwania planet podobnych do Ziemi z cząsteczkami związanymi z życiem.
11 sierpnia 2007 r. Mark Swain z JPL wraz ze swoim zespołem zmienił NASA Infrared Telescope Facility - 3-metrowy teleskop na szczycie Mauna Kea na Hawajach - na gorącą planetę wielkości Jowisza HD 189733b w gwiazdozbiorze Vulpecula . Co 2,2 dni planeta okrąża gwiazdę głównej sekwencji typu K nieco chłodniejszą i mniejszą niż nasze Słońce. HD189733b przyniósł już przełomowe osiągnięcia w nauce egzoplanet, w tym wykrywanie pary wodnej, metanu i dwutlenku węgla za pomocą teleskopów kosmicznych.
Wykorzystując nowatorską metodę kalibracji w celu usunięcia błędów systematycznych obserwacji spowodowanych niestabilnością atmosfery ziemskiej, uzyskali pomiar ujawniający szczegóły składu atmosferycznego i warunków HD189733b, co jest niespotykanym osiągnięciem z obserwatorium na Ziemi.
Wykryli dwutlenek węgla i metan w atmosferze egzo-planety HD 189733b za pomocą spektrografu SpeX, który rozdziela światło na jego komponenty, aby odsłonić charakterystyczne sygnatury spektralne różnych substancji chemicznych. Ich kluczowym zadaniem było opracowanie nowatorskiej metody kalibracji w celu usunięcia systematycznych błędów obserwacji spowodowanych zmiennością atmosfery ziemskiej i niestabilnością spowodowaną ruchem systemu teleskopu podczas śledzenia jego celu.
Ponad dwa lata zajęło naukowcom opracowanie ich metody, aby można ją było zastosować do obserwacji spektroskopowych za pomocą 3-metrowego teleskopu, umożliwiając identyfikację określonych cząsteczek, takich jak metan i dwutlenek węgla.
„W wyniku tych prac mamy teraz ekscytującą perspektywę, że inne odpowiednio wyposażone, ale stosunkowo małe naziemne teleskopy powinny być zdolne do charakteryzowania egzoplanet”, powiedział John Rayner, naukowiec wspierający NASA Infrared Telescope Facility, który zbudował spektrograf SpeX. „W niektóre dni nie możemy nawet zobaczyć Słońca za pomocą teleskopu, a fakt, że w inne dni możemy teraz uzyskać spektrum egzoplanety oddalonej o 63 lata świetlne, jest zadziwiający”.
Podczas obserwacji zespół odkrył nieoczekiwaną emisję w jasnej podczerwieni z metanu, która wyróżnia się po stronie dziennej HD198733b. Może to wskazywać na pewien rodzaj aktywności w atmosferze planety, który może być związany z wpływem promieniowania ultrafioletowego z gwiazdy macierzystej planety uderzającej w górną atmosferę planety, ale potrzebne są bardziej szczegółowe badania.
„Bezpośrednim celem zastosowania tej techniki jest pełniejsze scharakteryzowanie atmosfery tej i innych egzoplanet, w tym wykrycie cząsteczek organicznych i prawdopodobnie prebiotycznych”, takich jak te poprzedzające ewolucję życia na Ziemi, powiedział Swain. „Jesteśmy gotowi podjąć się tego zadania”. Niektóre wczesne cele będą super-Ziemiami. Wykorzystana w synergii z obserwacjami NASA Hubble'a, Spitzera i przyszłego Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, nowa technika „da nam absolutnie genialny sposób na scharakteryzowanie super-Ziemi” - powiedział Swain.
Ich praca została opublikowana dzisiaj w wydaniu z 3 lutego 2010 roku Natura.
Świetne FAQ na temat używania spektrum do badania egzoplanet znajduje się na tej stronie Instytutu Astronomii im. Maxa Plancka.
Źródła: Max Planck Institute for Astronomy, STFC
