Eksoplaneettojen metsästys on saanut aikaan monia mielenkiintoisia tapaustutkimuksia. Esimerkiksi tutkimukset ovat osoittaneet monia "kuumia Jupitereita", kaasu jättiläisiä, jotka ovat kooltaan samanlaisia kuin Jupiter, mutta kiertävät hyvin lähellä aurinkoaan. Tämä erityinen eksoplaneettatyyppi on kiinnostanut tähtitieteilijöitä lähinnä siksi, että heidän olemassaolonsa haastaa tavanomaisen ajattelun siitä, missä kaasujättiläiset voivat esiintyä tähtijärjestelmässä.
Siksi Euroopan eteläisen observatorion (ESO) tutkijoiden johtama kansainvälinen ryhmä käytti erittäin suurta teleskooppia (VLT) saadakseen paremman kuvan WASP-19b: stä, kuumasta Jupiterista, joka sijaitsee 815 valovuoden päässä maasta. Näiden havaintojen aikana he huomasivat, että planeetan ilmakehässä oli titaanioksidin jäämiä, joten tämä oli ensimmäinen kerta, kun tämä yhdiste on havaittu kaasujätteisen ilmakehässä.
Tutkimus, joka kuvaa heidän havaintojaan, otsikko "Titaanioksidin havaitseminen kuuman Jupiterin ilmakehässä", ilmestyi äskettäin tiedepäiväkirjaan Nature.Elyar Sedaghati - äskettäin valmistunut Berliinin tekninen yliopisto ja apulainen European Southern Observatory -tapahtumassa - ryhmä käytti VLT-ryhmän vuoden aikana keräämiä tietoja WASP-19b: n tutkimiseen.
Kuten kaikki kuumat Jupiterit, WASP-19b: llä on suunnilleen sama massa kuin Jupiterilla ja se kiertää hyvin lähellä aurinkoaan. Itse asiassa sen kiertorata-aika on niin lyhyt - vain 19 tuntia -, että sen ilmakehän lämpötilojen arvioidaan nousevan jopa 2273 K (2000 ° C; 3632 ° F). Se on yli neljä kertaa niin kuuma kuin Venus, jossa lämpötilat ovat tarpeeksi kuumat sulattamaan lyijyä! Itse asiassa WASP-19b: n lämpötilat ovat tarpeeksi kuumia sulamaan silikaattimineraaleja ja platinaa!
Tutkimus perustui FOcal Reducer / low dispersion Spectrograph 2 (FORS2) -laitteeseen VLT: hen, monimuotoiseen optiseen instrumenttiin, joka pystyy suorittamaan kuvantamista, spektroskopiaa ja polarisoidun valon tutkimusta (polarimetriaa). FORS2: n avulla joukkue, joka tarkkaili planeettaa sen edetessä tähdensä edessä (alias. Teki transiitin), joka paljasti arvokasta spektriä ilmakehästään.
Tutkittuaan huolellisesti sen sameiden pilvien läpi kulkeneen valon, joukkue yllättyi löytääkseen pieniä määriä titaanioksidia (samoin kuin natriumia ja vettä). Kuten Elyar Sedaghati, joka vietti 2 vuotta ESOn opiskelijana työskentelemään tämän projektin parissa, kertoi löytöstä ES: n lehdistötiedotteessa:
“Tällaisten molekyylien havaitseminen ei kuitenkaan ole yksinkertainen tehtävä. Tarvitsemme paitsi poikkeuksellisen laadukkaita tietoja myös hienostuneen analyysin. Käytimme algoritmia, joka tutkii miljoonia spektriä, jotka kattavat monenlaisia kemiallisia koostumuksia, lämpötiloja ja pilvien tai sameuden ominaisuuksia, päätelmämme tekemiseen.”
Titaanioksidi on erittäin harvinainen yhdiste, jonka tiedetään esiintyvän viileiden tähtien ilmakehässä. Pieninä määrinä se toimii lämmönvaimentimena ja siksi todennäköisesti osittain vastuussa WASP-19b: n koettelemasta niin korkeita lämpötiloja. Riittävän suurina määrinä se voi estää lämmön pääsyä ilmakehään tai karkaamista ilmakehään, mikä aiheuttaa niin kutsutun termisen inversion.
Tämä on ilmiö, jossa lämpötilat ovat korkeammat yläilmakehässä ja matalammat edelleen alaspäin. Maapallolla otsoni on samankaltainen, aiheuttaen stratosfäärin lämpötilojen kääntymisen. Mutta kaasujättiläillä tämä on päinvastainen kuin yleensä tapahtuu. Jupiterin, Saturnuksen, Uraanin ja Neptunuksen kokonaislämpötilat ovat kylmempiä, kun taas lämpötilat ovat paljon kuumempia lähempänä ydintä paineen nousun vuoksi.
Ryhmä uskoo, että tämän yhdisteen läsnäololla voi olla huomattava vaikutus ilmakehän lämpötilaan, rakenteeseen ja kiertoon. Lisäksi se, että ryhmä pystyi havaitsemaan tämän yhdisteen (ensimmäinen eksoplanetaattitutkijoille), on osoitus siitä, kuinka exoplanetti-tutkimuksissa saavutetaan uudet yksityiskohdat. Kaikella tällä on todennäköisesti syvällinen vaikutus tuleviin exoplanetti-ilmakehän tutkimuksiin.
Tutkimus ei olisi myöskään ollut mahdollista, ellei sitä olisi tehty FORS2-instrumentille, joka on lisätty viime vuosina VLT-taulukkoon. Koska kunnostustyötä johtanut instrumentti-tutkija Henri Boffin kommentoi:
“Tämä tärkeä löytö on seurausta FORS2-instrumentin kunnostamisesta, joka tehtiin juuri tätä tarkoitusta varten. Siitä lähtien FORS2: sta on tullut paras väline suorittamaan tällainen tutkimus maasta.”
Katse eteenpäin on selvää, että metallioksidien ja muiden vastaavien aineiden havaitseminen eksoplaneetan ilmakehässä mahdollistaa myös parempien ilmamallien luomisen. Näiden avulla tähtitieteilijät voivat suorittaa paljon yksityiskohtaisempia ja tarkempia tutkimuksia eksoplaneetan ilmakehästä, mikä antaa heille mahdollisuuden mitata entistä varmemmin, onko joku niistä asuttava vai ei.
Joten vaikka tällä uusimmalla planeetalla ei ole mahdollisuutta tukea elämää - sinulla olisi parempi onni löytää jääkuutioita Gobin autiomaasta! - sen löytö voisi auttaa osoittamaan tien tulevaisuudessa asutettavissa oleville eksoplaneetoille. Askel kohti lähempää maailmaa, joka voi tukea elämää, tai mahdollisesti sitä vaikeinta Earth 2.0: ta!
