Keďže čoraz viac exoplanet je identifikovaných a potvrdzovaných rôznymi pozorovacími metódami, stále nepolapiteľný „svätý grál“ je objavom skutočného sveta Zeme… jednou z charakteristických čŕt je prítomnosť tekutej vody. A hoci je pravda, že voda bola predtým identifikovaná v hustej atmosfére exoplaniet „horúcich jupiterov“, nová technika sa teraz používa na zistenie jej spektrálneho podpisu v ďalšom obrovskom svete mimo našej slnečnej sústavy - čo by mohlo ešte viac vydláždiť cestu ešte viac také objavy.
Vedci z Caltechu, Penn State University, Naval Research Laboratory, University of Arizona a Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics sa spojili do projektu financovaného z NSF s cieľom vyvinúť nový spôsob identifikácie prítomnosti vody v exoplanetovej atmosfére.
Predchádzajúce metódy sa spoliehali na konkrétne prípady, ako napríklad vtedy, keď exoplanety - v tomto okamihu všetky „horúce jupiteri“, plynné planéty, ktoré obiehajú tesne okolo svojich hostiteľských hviezd - práve prechádzali ich hviezdami pri pohľade zo Zeme.
To bohužiaľ neplatí pre mnoho mimosúdnych planét ... najmä pre tie, ktoré neboli objavené (alebo nebudú) objavené metódou tranzitu používanou observatóriami ako Kepler.
Sledujte: Keplerov vesmír: Viac planét v našej galaxii ako hviezdy
Vedci sa teda obrátili na inú metódu zisťovania exoplanet: radiálnu rýchlosť alebo RV. Táto technika využíva viditeľné svetlo na sledovanie pohybu hviezdy pre vždy tak mierny výkyv, ktorý bol vytvorený gravitačným ťahom obiehajúcej planéty. Dopplerove posuny v hviezdnom svetle naznačujú pohyb tak či onak, podobne ako Dopplerov efekt zvyšuje a znižuje sklon rohu automobilu, keď prechádza.
Namiesto použitia viditeľných vlnových dĺžok sa tím ponoril do infračerveného spektra a pomocou blízkej infračervenej spektrografie Echelle (NIRSPEC) na observatóriu WM Keck na Havaji určil obežnú dráhu relatívne blízkeho horúceho Jupitera tau Boötis b… av procese použil svoju spektroskopiu na identifikáciu molekúl vody na oblohe.
„Informácie, ktoré získame zo spektrografu, sú ako počúvanie orchestrálneho predstavenia; počúvate všetku hudbu spolu, ale ak budete pozorne počúvať, môžete si vybrať trúbku alebo husle alebo violončelo a viete, že tieto nástroje sú prítomné, “povedala Alexandra Lockwood, postgraduálna študentka v Caltech a prvý autor knihy študovať. „S ďalekohľadom vidíte spolu všetko svetlo, ale spektrograf vám umožňuje vybrať si rôzne kúsky; ako táto vlnová dĺžka svetla znamená, že je tam sodík, alebo tento znamená, že je tam voda. “
Predchádzajúce pozorovania tau Boötis b s VLT v Čile identifikovali v atmosfére oxid uhoľnatý a chladnejšie teploty vo vysokých nadmorských výškach.
Teraz s touto osvedčenou technikou IR RV môžu byť atmosféry exoplanet, ktoré z nášho pohľadu nekrižujú pred svojimi hviezdami, tiež skúmané na prítomnosť vody, ako aj na ďalšie zaujímavé zlúčeniny.
"Teraz aplikujeme našu efektívnu novú infračervenú techniku na niekoľko ďalších nepriechodných planét obiehajúcich okolo Slnka," uviedol Chad Bender, výskumný pracovník na Penn State Department of Astronomy and Astrophysics a spoluautor článku. "Tieto planéty sú k nám omnoho bližšie ako najbližšie tranzitné planéty, ale astronómovia ich väčšinou ignorovali, pretože priame meranie ich atmosféry pomocou predtým existujúcich techník bolo ťažké alebo nemožné."
Keď bude fungovať ďalšia generácia vysoko výkonných ďalekohľadov - napríklad vesmírny teleskop James Webb, ktorý sa má spustiť v roku 2018 - pomocou metódy IR je možné pozorovať aj menšie a vzdialenejšie exoplanety… možno to pomôže pri prelomovom objavení planéta ako tá naša.
„Zatiaľ čo súčasný stav techniky nedokáže zistiť zemské planéty okolo hviezd, ako je Slnko, s Keckom by malo byť čoskoro možné študovať atmosféry tzv.„ Super-zemských “planét objavených okolo blízkych hviezd s nízkou hmotnosťou, veľa z toho neprechádzajú, “uviedol Caltech profesor kozmochémie a planetárnych vied Geoffrey Blake. „Budúce ďalekohľady, ako napríklad James Webb Space Telescope a Thirty Meter Telescope (TMT), nám umožnia preskúmať oveľa chladnejšie planéty, ktoré sú vzdialenejšie od ich hostiteľských hviezd a kde je väčšia pravdepodobnosť existencie tekutej vody.“
Zistenia sú opísané v dokumente uverejnenom v online verzii 24. Februára 2014Astrofyzikálny časopis.
Zdroje: Tlačové správy spoločnosti Caltech a EurekAlert.
