Snedig teknik afslører fjerne planeters hemmeligheder

For første gang har astronomer studeret en fremmed planet i detaljer - selvom planeten ikke passerer ind foran sin moderstjerne.

Af Thomas A. E. Andersen 9. jul 2012 kl. 10.02

En ny teknologi gør det nu muligt for astronomer at undersøge bl.a. masse og atmosfære for fjerne planeter - også selvom disse planeter ikke passerer ind foran deres moderstjerne.

Indtil nu har en sådan passage ellers været afgørende, for når en planet passerer ind foran sin stjerne, efterlader atmosfæren aftryk af sine egenskaber i stjernelyset.

Den nye teknik er udviklet og anvendt af et et internationalt hold astronomer under ledelse af Matteo Brogi fra Leiden Observatory i Holland til at studere atmosfære, bane og masse for planeten Tau Boötis b - en af de første planeter uden for vort Solsystem, der blev opdaget tilbage i 1996.

Med en ny metode har astronomer undersøgt atmosfæren på planeten Tau Boötis b og bestemt planetens masse. Det overraskende er, at de nye observationer tyder på en atmosfære, hvor temperaturen falder med stigende højde. Dette resultat er det stik modsatte af den temperaturinversion – en stigning i temperaturen med stigende højde – som er fundet hos andre varme Jupiter-lignende planeter. (Grafik: ESO)

Fangede den svage glød

Tau Boötis b er en stor varm Jupiter-lignende planet, der kredser meget tæt på sin moderstjerne, og hvor stjernen let kan ses med det blotte øje, så er det på ingen måde tilfældet for planeten. Indtil nu har den kun kunnet registreres ved dens tyngdepåvirkning af stjernen.

For at komme videre end det brugte astronomerne bag den nye teknik CRIRES-instrumentet (CRyogenic InfraRed Echelle Spectrometer) på den europæiske astronomiske organisation ESO's VLT-teleskop på Paranal-observatoret i Chile til direkte at fange den svage glød fra planeten.

Forskerne kombinerede infrarøde observationer af høj kvalitet (ved bølgelængder omkring 2,3 mikrometer) med et snedigt nyt trick, der fisker det svage lys, omkring 0,01 procent, fra planeten ud af det meget stærkere lys fra dens moderstjerne.

De nye observationer tyder på en atmosfære på Tau Boötis b, hvor temperaturen falder med stigende højde. Dette resultat er det stik modsatte af den temperaturinversion - en stigning i temperaturen med stigende højde - der er fundet hos andre varme Jupiter-lignende planeter.

****## Også nye data om massen
Som Tau Boötis b er de fleste planeter omkring andre stjerner blevet opdaget ved deres tyngdepåvirkning af deres moderstjerner hvilket begrænser den information, der kan udledes om deres masse: det giver kun en nedre grænse ved beregningen af planetens masse. Den nye teknik, der er anvendt her, er langt mere kraftfuld.

Ved at se direkte på planetens lys er det muligt for astronomerne udover at analysere atmosfæren at måle vinklen på planetens bane og derved præcist finde planetens masse. Ved at følge ændringer i planetens bevægelse, mens den kredsede om sin stjerne, har holdet for første gang pålideligt bestemt, at Tau Boötis b kredser om sin moderstjerne med et baneplan i en vinkel på 44 grader, og at den har en masse, der er seks gange større end planeten Jupiter i vores eget solsystem.

Ignas Snellen fra Leiden Observatory og medforfatter på artiklen siger i en pressemeddelelse:

'De nye VLT-observationer løser et 15 år gammel problem om Tau Boötis b's masse. Den nye teknik betyder også, at vi nu kan studere atmosfærer på fremmede planeter, der ikke passerer ind foran deres stjerner, samt præcist måle deres masser hvilket før var umuligt. Det er et stort fremskridt.'

Resultaterne blev offentliggjort i artiklen 'The signature of orbital motion from the dayside of the planet τ Boötis b', udkommet i tidsskriftet Nature 28. juni 2012.