Pekelný svět s titanovou oblohou

Pomocí dalekohledu ESO/VLT se podařilo poprvé detekovat oxid titanatý v atmosféře exoplanety

Astronom Elyar Sedaghati (vědecký pracovník ESO, absolvent TU Berlín) a tým jeho spolupracovníků zkoumali atmosféru extrasolární planety WASP-19b v dosud nedostižných detailech. Tato podivuhodná planeta se velikostí podobá Jupiteru. Pohybuje se však tak blízko své mateřské hvězdy, že jeden oběh jí trvá pouhých 19 hodin a odhadovaná teplota atmosféry planety dosahuje až 2 000 °C.

WASP-19b při pohledu ze Země přechází přes disk své mateřské stálice a přitom část záření hvězdy prochází atmosférou planety. Atmosféra ve světle zanechá jemné známky vypovídající o jejím složení. Díky použiti přístroje FORS2 a dalekohledu ESO/VLT (Very Large Telescope) se týmu po pečlivé analýze světla přicházejícího od hvězdy podařilo odhalit, že atmosféra exoplanety kromě všudypřítomného zákalu rozptylujícího procházející záření obsahuje malé množství oxidu titanatého (TiO), vody a stopy sodíku.

„Detekce těchto molekul není zdaleka jednoduchý úkol,“ vysvětluje Elyar Sedaghati, který jako student ESO pracoval na tomto projektu dva roky. „Potřebujeme nejen data mimořádné kvality, ale musíme provádět i jejich velmi náročnou analýzu. Použili jsme algoritmus, který je schopen porovnat mnoho milionů spekter pro široký rozsah možných chemických složení, teplot a různých vlastností oblačných vrstev i zákalu v atmosféře. Umožnil nám tak učinit uvedené závěry.“      

Oxid titanatý na Zemi najdeme jen zřídka, je však známo, že se vyskytuje v atmosférách chladných hvězd. V atmosférách horkých extrasolárních planet, jako je WASP-19b, může plnit úlohu složky absorbující teplo. Pokud se molekuly vyskytují v dostatečně vysoké koncentraci, zabraňují šíření tepla atmosférou a vytvářejí podmínky pro vznik teplotní inverze – teplota je vyšší v horních vrstvách atmosféry a klesá do hloubky. Podobnou úlohu v zemské atmosféře plní ozón – díky jeho působení vzniká teplotní inverze ve stratosféře.

„Přítomnost oxidu titanatého v atmosféře planety WASP-19b může mít významný vliv na teplotní profil atmosféry a její cirkulaci,“ vysvětluje další člen týmu Ryan MacDonald (Cambridge University, UK). „Schopnost zkoumat exoplanety na takto detailní úrovni je velmi slibná a vzrušující,“ dodává Nikku Madhusudhan (Cambridge University), který dohlížel na teoretickou interpretaci provedených pozorování.

Astronomové shromažďovali pozorování planety WASP-19b v období trvajícím více než rok. Měřením relativních změn průměru planety na různých vlnových délkách záření, které prošlo atmosférou, a jejich srovnáním s modely umožnilo vědcům extrapolovat různé vlastnosti, jako je hrubé chemické složení atmosféry planety.

Nová informace o přítomnosti oxidů kovů jako je titan i dalších složek umožní mnohem detailnější modelování planetárních atmosfér. V budoucnosti, jakmile astronomové budou schopni pozorovat atmosféry potenciálně obyvatelných extrasolárních planet, poskytnou vylepšené modely mnohem lepší představu, jak tato pozorování interpretovat.

„Toto velmi důležité pozorování je výsledkem práce rekonstruovaného přístroje FORS2, který byl upraven právě k tomuto účelu,“ dodává člen vědeckého týmu Henri Boffin (ESO), který vedl také projekt přestavby přístroje. „FORS2 se tímto vylepšením stal nejlepším přístrojem pro tento typ výzkumu z povrchu Země.“

Další informace

Výzkum byl prezentován v článku s názvem “Detection of titanium oxide in the atmosphere of a hot Jupiter” autorů Elyar Sedaghati a kol., který byl zveřejněn v prestižním vědeckém časopise Nature.

Složení týmu: Elyar Sedaghati (ESO; Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Německo; a TU Berlin, Německo), Henri M.J. Boffin (ESO), Ryan J. MacDonald (Cambridge University, UK), Siddharth Gandhi (Cambridge University, UK), Nikku Madhusudhan (Cambridge University, UK), Neale P. Gibson (Queen’s University Belfast, UK), Mahmoudreza Oshagh (Georg-August-Universität Göttingen, Německo), Antonio Claret (Instituto de Astrofísica de Andalucía - CSIC, Španělsko) a Heike Rauer (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Německo a TU Berlin, Německo).

ESO je nejvýznamnější mezivládní astronomická organizace Evropy, která v současnosti provozuje jedny z nejproduktivnějších pozemních astronomických observatoří světa. ESO podporuje celkem 16 zemí: Belgie, Brazílie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko, Velká Británie a hostící stát Chile. ESO uskutečňuje ambiciózní program zaměřený na návrh, konstrukci a provoz výkonných pozemních pozorovacích komplexů umožňujících astronomům dosáhnout významných vědeckých objevů. ESO také hraje vedoucí úlohu při podpoře a organizaci celosvětové spolupráce v astronomickém výzkumu. ESO provozuje tři unikátní pozorovací střediska světového významu nacházející se v Chile: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Observatoři Paranal, nejvyspělejší astronomické observatoři světa pro viditelnou oblast, pracuje Velmi velký dalekohled VLT a také dva další přehlídkové teleskopy – VISTA a VST. Dalekohled VISTA pozoruje v infračervené části spektra a je největším přehlídkovým teleskopem na světě, dalekohled VST je největším teleskopem navrženým k prohlídce oblohy ve viditelné oblasti spektra. ESO je významným partnerem revolučního astronomického teleskopu ALMA, největšího astronomického projektu současnosti. Nedaleko Paranalu v oblasti Cero Armazones staví ESO nový dalekohled ELT (Extremely Large Telescope), který se stane „největším okem hledícím do vesmíru“.

Odkazy

• vědecký článek (Nature)
• snímky dalekohledu ESO/VLT

Kontakty

Viktor Votruba; národní kontakt; Astronomický ústav AV ČR, 251 65 Ondřejov, Česká republika; Email: votruba@physics.muni.cz

Jiří Srba; překlad; Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o., Česká republika; Email: jsrba@astrovm.cz

Elyar Sedaghati; ESO Fellow; Vitacura, Santiago, Chile; Tel.: +56 2 2463 6537; Email: esedagha@eso.org

Henri Boffin; ESO; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 3200 6542; Email: hboffin@eso.org

Richard Hook; ESO Public Information Officer; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 3200 6655; Mobil: +49 151 1537 3591; Email: rhook@eso.org

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Tisková zpráva ESO1729