2017.09.15. - Először detektáltak titán-oxidot egy exobolygó légkörében

Az ESO VLT távcsőegyüttesének FORS2 műszerével először detektáltak titán-oxidot egy exobolygó, mégpedig egy forró jupiter légkörében. Az eredmény nagy segítséget nyújthat az exobolygók atmoszférájának modellezésében.

A Technische Universität Berlin hallgatója, az ESO-ösztöndíjas Elyar Sedaghati által vezetett kutatócsoport a WASP-19b katalógusjelű exobolygó légkörét vizsgálta minden eddiginél részletesebben. A figyelemre méltó bolygó tömege körülbelül akkora, mint a Jupiteré, de olyan közel van a csillagához, hogy egy keringés megtételéhez mindössze 19 órára van szüksége. A közelséget azonban az atmoszféra megszenvedi, annak becsült hőmérséklete eléri a 2000 °C-t.

Fantáziarajz a WASP-19b exobolygóról, amelynek légkörében elsőként detektáltak titán-oxidot.
[ESO/M. Kornmesser]

A WASP-19b ún. tranzitos exobolygó, azaz a Földről nézve minden keringés során elhalad a csillaga előtt. Ekkor a csillag felénk tartó fénye átmegy a légkörén, amely rajta hagyja az "ujjlenyomatát". Az ESO VLT távcsőegyüttesének FORS2 műszerét használva a csoport gondos elemzésnek vetette alá a csillag fényét, és megállapította, hogy az erős fényszórást eredményező globális ködön kívül a WASP-19b légköre kis mennyiségben titán-oxidot, vizet, nyomokban pedig nátriumot tartalmaz. Az ESO ösztöndíjasaként a projekten két évet dolgozó Sedaghati magyarázata szerint nem egyszerű detektálni ezeket a molekulákat, ugyanis ehhez nem csak kiváló minőségű adatok, de kifinomult adatelemzés is szükséges. A következtetések levonásához az algoritmusuknak sok millió, széles hőmérséklet-, kémiaiösszetétel- és felhőtulajdonság-tartományt átfogó színképet kellett összevetni az észlelt spektrumokkal.

A titán-oxid ritka vegyület a Földön, a hideg csillagok légkörében viszont jelentős összetevő. A WASP-19b forró atmoszférájában hőelnyelőként működik. Ha elegendően nagy mennyiségben van jelen, a titán-oxid molekulák megakadályozhatják, hogy a hő bejusson az atmoszférába, vagy elszökjön onnan. Ez pedig ún. hőmérsékleti inverzióhoz vezet: a hőmérséklet a felsőlégkörben magasabb, mint az alacsonyabb régiókban. A Föld légkörében az ózon fejt ki hasonló hatást, és okozza a sztratoszférában fellépő hőmérsékleti inverziót. A csoport egyik tagja, Ryan MacDonald (Cambridge University) szerint a titán-oxid jelenléte lényegesen befolyásolhatja a WASP-19b légkörének hőmérsékleti szerkezetét és a légköri cirkulációt. Nikku Madhusudhan (Cambridge University), az észlelések elméleti interpretációjáért felelős csoporttag ezt azzal egészíti ki, hogy nagyon ígéretes és izgalmas, hogy képesek vagyunk az exobolygók légkörének ilyen részletességű vizsgálatára.

A bolygó légköre rányomja bélyegét a gazdacsillagának fényére, miközben az felénk tartva áthalad rajta, lehetővé téve így a kémiai összetétel meghatározását. A WASP-19b légkörében fellépő fényszóródást, és a molekulák okozta fényelnyelést szemléltető videó itt tekinthető meg.
[ESO/M. Kornmesser]

A kutatók több mint egy év alatt gyűjtötték össze az észlelési anyagot a WASP-19b-ről. A bolygó sugarának változását az atmoszférán áthatoló fény különböző hullámhosszain mérték, az észlelési eredményeket pedig összevetették a modellekkel, hogy meghatározhassák az exobolygó légkörének különböző paramétereit, például a kémiai összetételét. A fémoxidok - például a titán-oxid - jelenlétére vonatkozó új információ az exobolygó-légkörök eddigieknél pontosabb modellezését teszi lehetővé, ami a jövőben jó szolgálatot tehet az esetlegesen lakható bolygókról gyűjtött észlelési adatok értelmezésében is.

Henri Boffin (ESO) szerint a jelentős felfedezést a FORS2 műszer általa vezetett felújítása tette lehetővé, amelyet pont azért végeztek el, hogy az ilyen jellegű vizsgálatokra még inkább alkalmas legyen.

Az eredményeket részletező szakcikk a Nature magazinban jelent meg.

Forrás:

• eso1729 - Science Release