Widmo egzoplanety

Widmo egzoplanetyOriginal Press Release
Wykorzystując teleskopy obserwatorium W.

Osiągnęliśmy moment kiedy nie tylko możemy bezpośrednio fotografować planety wokół innych gwiazd, ale również zaczynamy szczegółowo badać ich atmosfery

Brendan Bowler

Analizując widmo światła emitowanego przez planetę astronomowie określili jej temperaturę. Odkryli, że obecne teoretyczne modele planet gazowych nie sprawdzają się w wyjaśnianiu uzyskanych danych. Zespół podejrzewa, że powodem może być znaczna ilość pyłu w atmosferze planety. Modele o normalnej ilości pyłu nie przypominają tej planety, natomiast te z wyjątkowo grubymi obłokami pyłu radzą sobie znacznie lepiej. Wygląda zatem na to, że młode gazowe olbrzymy mają wyjątkowo pochmurną pogodę.

„Osiągnęliśmy moment kiedy nie tylko możemy bezpośrednio fotografować planety wokół innych gwiazd, ale również zaczynamy szczegółowo badać ich atmosfery „- mówi Brendan Bowler, kierujący badaniami.

Planeta HR 8799 b jest jedną z trzech olbrzymich gazowych planet krążących wokół oddalonej od Słońca o 130 lat świetlnych gwiazdy HR 8799 leżącej w konstelacji Pegaza. Mając siedem razy większą masę od Jowisza, HR 8799 b jest najmniej masywną z planet obiegających macierzystą gwiazdę. Układ planetarny wokół HR 8799 został odkryty metodą bezpośredniego obrazowania w 2008 roku, a teraz, zaledwie półtora roku później, astronomom udało się uzyskać widmo jednej z planet do niego należących. Widmo planety zawiera znacznie więcej informacji niż pojedyncze zdjęcie – na jego podstawie można określić temperaturę, skład chemiczny oraz właściwości chmur w atmosferze planety.  

Technika, jaką zespół wykorzystał do określenia temperatury planety opiera się na badaniu składu chemicznego atmosfery planety. Dokładnie na obecności lub braku gazowego metanu. Zespół odkrył że widmo HR 8799 b wykazuje znikomą zawartość lub całkowity brak metanu w atmosferze. W oparciu o widmo i wcześniej uzyskane obrazy planety, jak również porównując obserwacje z teoretycznymi modelami planet o stosunkowo chłodnych atmosferach naukowcy szacują że najniższa możliwa temperatura planety to około 1200 K.

Jednocześnie modele nie poradziły sobie z odtworzeniem danych. W oparciu o wiek planety oraz ilość emitowanej przez nią energii, modele wyliczyły, że HR 8799 b powinna być o 400 K chłodniejsza. Zespół sądzi, ze różnica wynika z faktu, iż planeta jest znacznie bardziej zapylona niż przewidują modele. „Bezpośrednie badania planet dopiero raczkują. Jednak już na tym wczesnym etapie dowiadujemy się, że są innymi obiektami niż te które znaliśmy do tej pory „- mówi prof. Michael Liu, współautor badań.

Planety wokół HR 8799 są niezwykle ciemne – 100 000 razy ciemniejsze od gwiazdy, którą obiegają. Aby otrzymać widmo HR 8799 b zespół wykorzystał optykę adaptywną teleskopu Keck II, by uzyskać ultra ostry obraz, a następnie, za pomocą spektrografu OSIRIS, oddzielił widmo planety od widma gwiazdy.

„Optyka adaptywna teleskopu Keck i innych dużych teleskopów na Ziemi pozwala uzyskać ostrzejsze obrazy niż teleskop kosmiczny Hubble. Dzięki niej możemy dowiedzieć się ogromnej ilości rzeczy na temat obiektów mniejszych niż najlżejsze z gwiazd, a masywniejszych od najmasywniejszych planet Układu Słonecznego „- mówi Trent Dupuy, współautor badań.

Choć obecnie odkryto ponad 500 egzoplanet jedynie sześć z nich udało się sfotografować bezpośrednio. Trzy z nich – krążące wokół HR 8799 – zostały odkryte przez zespół Christiana Maroisa z Kanadyjskiej Akademii Nauk (NRC) w 2008 roku.

[TLC, ML]

Źródła:

Spectrum Of Young Extrasolar Planet Yields Surprising Results

Astronomers at the University of Hawaii have measured the temperature of a young gas-giant planet around another star using the W. M. Keck Observatory, and the results are puzzling. They have found that its atmosphere is unlike that of any previously studied extrasolar planet.

By obtaining a spectrum of its emitted light, the astronomers determined the temperature of the planet. As a result, they found that current theoretical models of gas-giant planets did a poor job of explaining all the data. The team suspects that the reason is dust in the planet’s atmosphere. Models with normal amounts of dust do not resemble this planet, but models with exceptionally thick dust clouds do a much better job. It therefore appears that young gas-giant planets are extremely cloudy.

“We are at a point where not only can we directly image planets around other stars, but we can begin to study the properties of their atmospheres in detail. Direct spectroscopy of exoplanets is the future of this field,” said Mr. Brendan Bowler, a graduate student at the University of Hawaii and the lead author of the study.

The planet, known as HR 8799 b, is one of three gas-giant planets orbiting the star HR 8799, located 130 light-years away from Earth in the constellation Pegasus. (For reference, the distance to the nearest nighttime star from Earth is about four light-years.) HR 8799 b is the lowest-mass planet around the star, about seven times the mass of Jupiter. This multiplanet system was discovered by direct imaging in 2008, and now, only a year and a half later, astronomers have obtained a spectrum of one of its planets. The spectrum of a planet contains much more information than a single image: it can reveal the temperature, chemical composition, and cloud properties of the planet.

The technique the team used to determine the planet’s temperature relies on the chemistry of the planet’s atmosphere. Specifically, the presence or absence of gaseous methane can be used as a thermometer. The team found that HR 8799 b shows little or no methane in its atmosphere. Based on their spectrum and previously obtained images of the planet, and by comparing the observations to theoretical models of low-temperature atmospheres, they estimate the coolest possible temperature for the planet is about 1200 Kelvin (about 1,700 degrees Fahrenheit).

The models, however, did a poor job of reproducing all the data. Current theoretical models predict HR 8799 b should be about 400 Kelvin cooler than they measured, based on the age of the planet and the amount of energy it is currently emitting. The team suspects the discrepancy arises because the planet is much more dusty and cloudy than expected by current models.

“Direct studies of extrasolar planets are just in their infancy. But even at this early stage, we are learning they are a different beast than objects we have known about previously,” said University of Hawaii astronomy professor Michael Liu, coauthor of the study.

The planets around HR 8799 are incredibly faint, about 100,000 times dimmer than their parent star. To obtain the spectrum of HR 8799 b, the team relied on the adaptive optics system of the Keck II Telescope to make an ultra-sharp image of the star for many hours. Then they used the Keck facility instrument called OSIRIS, a special kind of spectrograph, to precisely separate the spectrum of the planet from the light of its parent star.

“Adaptive optics systems on Keck and other large ground-based telescopes make sharper images than even the Hubble Space Telescope. With adaptive optics, we are learning an incredible amount about objects that are smaller than the lowest-mass stars and larger than the most massive gas-giant planets in our solar system,” said Mr. Trent Dupuy, a University of Hawaii graduate student and co-author on the study. Dr. Michael Cushing of the Jet Propulsion Laboratory was also a member of the team announcing these results.

Although over 500 planets have been discovered around other stars, only six planets have been directly imaged. Three of these are around HR 8799 and were discovered in 2008 by Christian Marois of Canada’s National Research Council and collaborators. When it was announced, the discovery represented one of the first direct image of light emitted from extrasolar planets.

A paper describing the study will be published in the Astrophysical Journal later this year. A copy is available here http://arxiv.org/abs/1008.4582.

Written by admin

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *