Pela primeira vez uma técnica inteligente nova permitiu aos astrônomos estudar a atmosfera de um exoplaneta em detalhes - mesmo que ele não passar na frente de sua estrela-mãe.
Uma equipe internacional tem utilizado o Very Large Telescope do ESO diretamente pegar o fraco brilho do planeta Boötis Tau b. Eles estudaram a atmosfera do planeta e mediu sua órbita e massa precisamente pela primeira vez - no processo de resolução de um problema de 15 anos de idade. Surpreendentemente, a equipe também descobriu que a atmosfera do planeta parece ser mais frio mais acima, ao contrário do que era esperado. Os resultados foram publicados na edição 28 de junho de 2012 da revista Nature.
O planeta Tau Boötis b foi um dos exoplanetas primeiro a ser descoberto em 1996, e ainda é um dos mais próximos exoplanetas conhecidos. Apesar de sua estrela-mãe é facilmente visível a olho nu, o próprio planeta, certamente não é, e até agora só poderia ser detectado por seus efeitos gravitacionais sobre a estrela. Tau Boötis b é um grande "Júpiter quente" planeta que orbita muito perto de sua estrela-mãe.
A estrela-mãe do famoso exoplaneta Tau b Boötis
Como a maioria dos exoplanetas, este planeta não faz trânsito do disco da estrela (como o recente trânsito de Vênus). Até agora, tais trânsitos, foram essenciais para permitir o estudo de ambientes quentes Jupiter: quando um planeta passa na frente de sua estrela que imprime as propriedades da atmosfera para a luz das estrelas. Como não brilha a luz das estrelas através da atmosfera Tau Boötis b em relação a nós, isso significa que a atmosfera do planeta não poderia ser estudado antes.
Wide-campo visual da estrela-mãe do famoso exoplaneta Tau b Boötis
Mas agora, após 15 anos de tentativas para estudar o fraco brilho que é emitida a partir de exoplanetas quentes de Júpiter, os astrônomos finalmente conseguiram confiável sondar a estrutura da atmosfera de Tau b Boötis e deduzir sua massa com precisão pela primeira vez. A equipe usou as CRICES instrumento no Very Large Telescope (VLT) do ESO em Paranal, no Chile. Eles combinaram observações de alta qualidade (em comprimentos de onda infravermelhos cerca de 2,3 microns) com um truque novo para trazer à tona o sinal fraco do planeta a partir da uma muito mais forte do estrela-mãe .
O principal autor do estudo Matteo Brogi (Leiden Observatory, da Holanda) explica: "Graças às observações de alta qualidade fornecidos pelo VLT e CRICES fomos capazes de estudar o espectro do sistema com muito mais detalhe do que foi possível antes. Apenas cerca de 0,01% da luz que vemos vem do planeta, e o resto da estrela, e isso não foi fácil ".
A maioria dos planetas ao redor de outras estrelas foram descobertas por seus efeitos gravitacionais sobre suas estrelas-mãe, o que limita a informação que pode ser recolhida sobre a sua massa: eles só permitem um limite mais baixo a ser calculado para a massa de um planeta .
A nova técnica pioneira aqui é muito mais poderoso. Ver a luz do planeta diretamente, permitiu aos astrônomos medir o ângulo de órbita do planeta e, portanto, trabalhar fora da sua massa com precisão. Ao traçar as mudanças no movimento do planeta, uma vez que orbita a sua estrela, a equipe determinou de forma confiável para a primeira vez que Tau Boötis b orbita sua estrela em um ângulo de 44 graus e tem uma massa seis vezes maior do que o planeta Júpiter no nosso Sistema Solar própria.
"As observações do VLT novos resolver o problema de 15 anos da massa de Tau Boötis b. E a nova técnica também significa que podemos agora estudar as atmosferas dos exoplanetas que não o trânsito de suas estrelas, bem como medição de suas massas com precisão, o que era impossível antes " , diz Ignas Snellen (Observatório de Leiden, Holanda), co- autor do papel. "Este é um grande passo à frente."
Bem como detectar o brilho da atmosfera e a medição da massa Tau Boötis b, a equipe sondou sua atmosfera e mediram a quantidade de presente monóxido de carbono, bem como a temperatura a diferentes altitudes, por meio de uma comparação entre as observações e modelos teóricos . Um resultado surpreendente do presente trabalho foi a de que as novas observações indicaram uma atmosfera com uma temperatura que fica mais acima. Esse resultado é o oposto exato da inversão de temperatura - um aumento da temperatura com a altura - encontrado para outros exoplanetas Júpiter quente .
As observações do VLT mostram que a espectroscopia de alta resolução a partir de telescópios terrestres é uma ferramenta valiosa para uma análise detalhada de atmosferas não transitam exoplanetas. A detecção de moléculas diferentes no futuro permitirá aos astrônomos saber mais sobre as condições atmosféricas do planeta. Ao fazer medições ao longo da órbita do planeta, os astrônomos podem até ser capaz de acompanhar as mudanças atmosféricas, entre a manhã do planeta e à noite.
"Este estudo mostra o enorme potencial dos actuais e futuros telescópios terrestres, como o E-ELT. Talvez um dia a gente pode até achar provas de atividade biológica em planetas como a Terra, desta forma" , conclui Ignas Snellen.
Notas
O nome do planeta, Tau Boötis b, combina o nome da estrela (Tau Boötis ou τ Bootis, τ é a letra grega "tau", e não uma letra "t"), com a letra "b", indicando que este é o primeiro planeta encontrado em torno desta estrela. A designação Tau Boötis um é utilizado para a própria estrela.
criogênicos InfraRed Echelle Espectrômetro
Em comprimentos de onda infravermelho, a estrela-mãe emite menos luz do que no regime de óptica, de modo que este é um regime comprimento de onda favorável para separar o sinal do planeta DIM.
Este método usa a velocidade do planeta em órbita de sua estrela-mãe para distinguir a sua radiação do que da estrela e também de características provenientes da atmosfera da Terra. A mesma equipe de astrônomos testado esta técnica antes em um planeta em trânsito, medindo sua velocidade orbital durante sua travessia do disco estelar.
Isto é porque a inclinação da órbita é normalmente desconhecida. Se a órbita do planeta está inclinado em relação à linha de visão entre a Terra e a estrela, em seguida, um planeta mais maciço faz com que o mesmo observado movimento de vaivém da estrela como um isqueiro planeta numa órbita menos inclinada e não é possível separar a dois efeitos.
inversões térmicas são pensados para ser caracterizado por características moleculares em emissão no espectro, em vez de absorção, como interpretada a partir de observações fotométricas de Júpiter quente com o Telescópio Espacial Spitzer. O HD209458b exoplaneta é o exemplo mais estudado de inversões térmicas nas atmosferas de exoplanetas.
Esta observação suporta modelos em que a emissão de radiação ultravioleta forte associada à actividade cromosférica - semelhante ao exibido pela estrela hospedeira de Tau Boötis b - é responsável pela inibição da inversão térmica.
Mais informações
Esta pesquisa foi apresentada em um artigo "A assinatura do movimento orbital do lado diurno do planeta τ Boötis b" para aparecer na revista Nature em 28 de junho de 2012.
A equipe é composta por Matteo Brogi (Leiden Observatory, da Holanda), AG Ignas Snellen (Observatório de Leiden), J. Remco de Kok (SRON, Utrecht, Holanda), Albrecht Simon (Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, EUA), Jayne Birkby (Leiden Observatory) e Ernst JW de Mooij (Universidade de Toronto, no Canadá; Leiden Observatory).
O ano de 2012 marca o 50 º aniversário da fundação do Observatório Europeu do Sul (ESO). O ESO é a organização intergovernamental astronomia lugar na Europa e observatório mais produtivo do mundo astronômico. É apoiado por 15 países: Áustria, Bélgica, Brasil, República Checa, Dinamarca, França, Finlândia, Alemanha, Itália, Holanda, Portugal, Espanha, Suécia, Suíça e Reino Unido. ESO realiza um programa ambicioso, focado na concepção, construção e operação de poderosas terrestres de ponta, observando permitindo aos astrônomos importantes descobertas científicas. O ESO também tem um papel importante na promoção e organização de cooperação na investigação astronómica. ESO opera três únicos sítios de classe mundial observando no Chile: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera o Very Large Telescope, o mais avançado do mundo observatório astronômico de luz visível e dois telescópios de pesquisa. VISTA trabalha no infravermelho e é telescópio do mundo maior pesquisa eo Survey Telescope VLT é o maior telescópio concebido exclusivamente para pesquisar os céus em luz visível. O ESO é o parceiro europeu do revolucionário telescópio ALMA, o maior projeto astronômico existente. ESO está planejando uma de 40 metros de classe European Extremely Large Telescope óptico / infravermelho próximo, o E-ELT, que será "o maior olho do mundo no céu".
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