VLT foretager første påvisning af titaniumoxid i en exoplanet

Et hold af astronomer ledet af Elyar Sedaghati, en ESO-stipendiat og nyuddannet fra TU Berlin, har undersøgt atmosfæren på exoplaneten [WASP-19b] mere detaljeret end nogensinde før. Denne bemærkelsesværdige planet har omtrent samme masse som Jupiter, men er så tæt på sin moderstjerne, at den fuldfører et kredsløb på kun 19 timer, og dens atmosfære skønnes at have en temperatur på omkring 2000 grader Celsius.

Når WASP-19b passerer foran sin moderstjerne, noget af stjernelyset passerer gennem planetens atmosfære og efterlader subtile fingeraftryk i det lys, der til sidst når Jorden. Ved at bruge FORS2-instrumentet på Very Large Telescope var holdet i stand til omhyggeligt at analysere dette lys og udlede, at atmosfæren indeholdt små mængder titaniumoxid, vand og spor af natrium, sammen med en stærkt spredt global dis.

"At opdage sådanne molekyler er, imidlertid, ingen simpel bedrift, " forklarer Elyar Sedaghati, som brugte 2 år som ESO-studerende for at arbejde på dette projekt. "Vi har ikke kun brug for data af enestående kvalitet, men vi skal også udføre en sofistikeret analyse. Vi brugte en algoritme, der udforsker mange millioner spektre, der spænder over en bred vifte af kemiske sammensætninger, temperaturer, og sky- eller disegenskaber for at drage vores konklusioner. "

Titaniumoxid ses sjældent på Jorden. Det er kendt for at eksistere i atmosfæren af ​​kølige stjerner. I atmosfæren på varme planeter som WASP-19b, det fungerer som en varmeabsorber. Hvis den findes i store nok mængder, disse molekyler forhindrer varme i at komme ind eller undslippe gennem atmosfæren, fører til en termisk inversion - temperaturen er højere i den øvre atmosfære og lavere længere nede, det modsatte af normalsituationen. Ozon spiller en lignende rolle i Jordens atmosfære, hvor det forårsager inversion i stratosfæren.

"Tilstedeværelsen af ​​titaniumoxid i atmosfæren af ​​WASP-19b kan have væsentlige effekter på den atmosfæriske temperaturstruktur og cirkulation." forklarer Ryan MacDonald, et andet teammedlem og en astronom ved Cambridge University, Det Forenede Kongerige. "At være i stand til at undersøge exoplaneter på dette detaljeringsniveau er lovende og meget spændende." tilføjer Nikku Madhusudhan fra Cambridge University, som forestod den teoretiske fortolkning af observationerne.

Astronomerne indsamlede observationer af WASP-19b over en periode på mere end et år. Ved at måle de relative variationer i planetens radius ved forskellige bølgelængder af lys, der passerede gennem exoplanetens atmosfære og sammenligne observationerne med atmosfæriske modeller, de kunne ekstrapolere forskellige egenskaber, såsom det kemiske indhold, af exoplanetens atmosfære.

Denne nye information om tilstedeværelsen af ​​metaloxider som titaniumoxid og andre stoffer vil tillade meget bedre modellering af exoplanetatmosfærer. Ser på fremtiden, når først astronomer er i stand til at observere atmosfærer af muligvis beboelige planeter, de forbedrede modeller vil give dem en meget bedre idé om, hvordan de skal fortolke disse observationer.

"Denne vigtige opdagelse er resultatet af en renovering af FORS2-instrumentet, der blev udført præcis til dette formål, " tilføjer teammedlem Henri Boffin, fra ESO, der ledede renoveringsprojektet. "Siden da, FORS2 er blevet det bedste instrument til at udføre denne form for undersøgelse fra jorden."

Denne forskning blev præsenteret i papiret med titlen "Detection of titanium oxide in the atmosfære of a hot Jupiter" af Elyar Sedaghati et. al. at dukke op i Natur .