Jagt molekyler for at finde nye planeter

Det er umuligt at få direkte billeder af exoplaneter, da de er maskeret af deres stjerners høje lysstyrke. Imidlertid, astronomer ledet af UNIGE foreslår at detektere molekyler til stede i exoplanetens atmosfære for at gøre den synlig, forudsat at disse samme molekyler er fraværende fra dens stjerne. Forskerne har udviklet en enhed, der er følsom over for de udvalgte molekyler, gør stjernen usynlig og giver astronomer mulighed for at observere planeten. Resultaterne fremgår af journalen Astronomi og astrofysik .

Indtil nu, kun nogle få planeter placeret meget langt fra deres værtsstjerner kunne skelnes på et billede, især takket være SPHERE-instrumentet installeret på Very Large Telescope (VLT) i Chile, og lignende instrumenter andre steder. Jens Hoeijmakers, forsker ved Astronomiafdelingen ved Observatoriet ved Det Naturvidenskabelige Fakultet i UNIGE og medlem af NCCR PlanetS, spekulerede på, om det ville være muligt at spore planeternes molekylære sammensætning. "Ved at fokusere på molekyler, der kun er til stede på den undersøgte exoplanet, som er fraværende fra dens værtsstjerne, vores teknik ville effektivt "slette" stjernen, efterlader kun exoplaneten, " forklarer han.

For at teste denne nye teknik, Hoeijmakers og et internationalt hold af astronomer brugte arkivbilleder taget med SINFONI-instrumentet af stjernen beta pictoris, som vides at være kredset af en kæmpe planet, beta pictoris b. Hver pixel i disse billeder indeholder lysspektret modtaget af den pixel. Astronomerne sammenlignede derefter spektret indeholdt i pixlen med et spektrum svarende til et givet molekyle, for eksempel vanddamp, for at se om der er en sammenhæng. Hvis der er en sammenhæng, det betyder, at molekylet er til stede i planetens atmosfære.

Ved at anvende denne teknik på beta pictoris b, planeten blev perfekt synlig, når man søgte efter vand (H2O) eller kulilte (CO). Imidlertid, når man leder efter metan (CH4) og ammoniak (NH3), planeten forbliver usynlig, hvilket tyder på fraværet af disse molekyler i atmosfæren af ​​beta pictoris b.

Værtsstjernens beta pictoris forbliver usynlig i alle fire situationer. Stjernen er ekstremt varm, og ved denne høje temperatur, disse fire molekyler er ødelagt. "Det er grunden til, at denne teknik ikke kun giver os mulighed for at opdage elementer på planetens overflade, men også at fornemme den temperatur, der hersker der, " forklarer astronomen. Det faktum, at forskerne ikke kan finde beta pictoris b ved hjælp af spektrene for metan og ammoniak, stemmer derfor overens med en temperatur anslået til 1700 grader for planeten, hvilket er for højt til, at disse molekyler kan eksistere.

"Denne teknik er kun i sin vorden, " siger Hoeijmakers. "Det burde ændre den måde, planeter og deres atmosfærer karakteriseres på. Vi er meget spændte på at se, hvad det vil give på fremtidige spektrografer som ERIS på Very Large Telescope i Chile eller HARMONI på Extremely Large Telescope, som vil blive indviet i 2025, også i Chile, " han siger.