Protože stále více exoplanet je identifikováno a potvrzeno různými pozorovacími metodami, stále nepolapitelný „svatý grál“ je objevem skutečně světa podobného Zemi… jedním z charakteristických znaků je přítomnost tekuté vody. A i když je pravda, že voda byla již dříve identifikována v hustých atmosférách „horkých Jupiterů“ exoplanet, nyní byla použita nová technika k pozorování jejího spektrálního podpisu v dalším obrovském světě mimo naši sluneční soustavu - potenciálně připravuje cestu ještě více takové objevy.
Vědci z Caltech, Penn State University, Naval Research Laboratory, University of Arizona a Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics se spojili do projektu financovaného z NSF, aby vyvinuli nový způsob identifikace přítomnosti vody v exoplanetových atmosférách.
Předchozí metody se spoléhaly na konkrétní případy, jako například když exoplanety - v tomto okamžiku všechny „horké Jupitery“, plynné planety, které obíhají těsně k jejich hostitelským hvězdám - procházely při průchodu jejich hvězdami při pohledu ze Země.
To bohužel neplatí pro mnoho extrasolárních planet… zejména pro ty, které nebyly (nebo nebudou) objeveny metodou tranzitu používanou observatořími, jako je Kepler.
Sledujte: Keplerův vesmír: více planet v naší galaxii než hvězdy
Vědci se tedy obrátili na jinou metodu detekce exoplanet: radiální rychlost nebo RV. Tato technika využívá viditelné světlo ke sledování pohybu hvězdy pro stále tak mírný výkyv vytvořený gravitačním „tahem“ obíhající planety. Dopplerovy posuny ve hvězdném světle naznačují pohyb tak či onak, podobně jako Dopplerův efekt zvyšuje a snižuje rozteč rohů automobilu, když prochází.
Ale místo použití viditelných vlnových délek se tým ponořil do infračerveného spektra a pomocí blízkého infračerveného spektrografu Echelle (NIRSPEC) na observatoři WM Keck na Havaji určil oběžnou dráhu relativně blízkého horkého Jupiter tau Boötis b… a v procesu použil její spektroskopii k identifikaci molekul vody na obloze.
„Informace, které získáme ze spektrografu, jsou jako poslech orchestrálního představení; uslyšíte veškerou hudbu společně, ale pokud posloucháte pozorně, můžete si vybrat trubku nebo housle nebo violoncello a víte, že tyto nástroje jsou přítomny, “řekla Alexandra Lockwood, postgraduální studentka Caltech a první autorka studie. "S dalekohledem vidíte všechno světlo pohromadě, ale spektrograf vám umožní vybrat různé kousky; jako tato vlnová délka světla znamená, že je tam sodík, nebo tenhle znamená, že je tam voda. “
Předchozí pozorování tau Boötis b s VLT v Chile identifikovala ve své atmosféře oxid uhelnatý i chladnější teploty ve vysokých nadmořských výškách.
Nyní s touto osvědčenou technikou IR RV mohou být atmosféry exoplanet, které z našeho pohledu nedocházejí k průchodu před svými hvězdami, také prozkoumány na přítomnost vody a dalších zajímavých sloučenin.
"Nyní aplikujeme naši účinnou novou infračervenou techniku na několik dalších nepřechodných planet obíhajících kolem Slunce," řekl Chad Bender, výzkumný pracovník na Penn State Department of Astronomy and Astrophysics a spoluautor článku. "Tyto planety jsou k nám mnohem blíže než nejbližší tranzitní planety, ale astronomové je do značné míry ignorovali, protože přímé měření jejich atmosféry pomocí dříve existujících technik bylo obtížné nebo nemožné."
Jakmile bude spuštěna příští generace vysoce výkonných dalekohledů - například kosmický dalekohled James Webb, který má být spuštěn v roce 2018 - mohou být pomocí metody IR pozorovány i menší a vzdálenější exoplanety… možná napomáhají učinit průkopnický objev planeta jako ta naše.
„I když současný stav techniky nedokáže detekovat planety podobné Zemi kolem hvězd, jako je Slunce, s Keckem by mělo být brzy možné studovat atmosféry takzvaných planet„ super-Země “objevených kolem blízkých nízkohmotných hvězd, mnoho z nichž nepřecházejí, “řekl Caltech profesor kosmochemie a planetárních věd Geoffrey Blake. "Budoucí dalekohledy, jako je James Webb Space Telescope a Thirty Meter Telescope (TMT), nám umožní prozkoumat mnohem chladnější planety, které jsou daleko od jejich hostitelských hvězd a kde je větší pravděpodobnost, že bude existovat tekutá voda."
Zjištění jsou popsána v příspěvku zveřejněném v online verzi 24. Února 2014Astrofyzikální dopisy v časopisech.
Zdroje: Tiskové zprávy Caltech a EurekAlert.
