Tisková zpráva
Nová metoda průzkumu atmosfér exoplanet
Planeta u hvězdy Tau Bootis konečně odhalena
27. června 2012
Důmyslná nová metoda poprvé umožnila astronomům detailní průzkum atmosféry exoplanety, která nepřechází před diskem své mateřské hvězdy. Mezinárodní tým astronomů využil dalekohled ESO/VLT k přímému zachycení slabého světla planety Tau Bootis b. Patnáct let po jejím objevu tak mohli vědci poprvé detailně zkoumat její atmosféru, stanovit parametry oběžné dráhy a spolehlivě určit hmotnost planety. Astronomové překvapivě zjistili, že atmosféra této planety je pravděpodobně chladnější ve velkých výškách, což je přesný opak toho, co očekávali. Výsledky byly publikovány 28. června 2012 odborném časopise Nature.
Planeta Tau Bootis b [1] byla nalezena již v roce 1996 a patří k prvním objeveným exoplanetám. Hvězda Tau Bootis je jednou z nejbližších stálic, o které víme, že má exoplanetu. Ačkoliv hvězda samotná je viditelná pouhým okem, planeta samozřejmě takto jednoduše pozorovatelná není. Ve skutečnosti ji známe jen díky gravitačnímu vlivu na mateřskou hvězdu. Tau Bootis b je velkou planetou typu ‚horký Jupiter‘ a obíhá velmi blízko své hvězdy.
Tato planeta (stejně jako většina exoplanet) z našeho pohledu nepřechází přes disk mateřské hvězdy (podobný úkaz v naší Sluneční soustavě – přechod planety Venuše – jsme mohli pozorovat 6. června 2012). Dosud však byly právě tranzity nezbytné ke studiu atmosfér horkých Jupiterů: když planeta přechází přes kotouček mateřské hvězdy, lze ve světle hvězdy sledovat změny vyvolané atmosférou exopanety. Jelikož z našeho pohledu přes atmosféru Tau Bootis b žádné světlo neprochází, nebylo dosud možné ji zkoumat.
Nyní po patnácti letech pokusů o studium slabé záře emitované touto exoplanetou astronomové konečně uspěli. Podařilo se jim prozkoumat strukturu atmosféry a spolehlivě určit hmotnost planety Tau Bootis b. Členové týmu k tomu použili zařízeni CRIRES [2] ve spojení s dalekohledem ESO/VLT, který pracuje na observatoři ESO Paranal v Chile. Vysoce kvalitní pozorování provedená v infračerveném oboru na vlnové délce 2,3 mikrometru [3] však museli zkombinovat s důmyslným trikem, který jim umožnil oddělit slabý signál planety od mnohem silnějšího světla mateřské hvězdy.
Vedoucí autor článku Matteo Brogi (Leiden Observatory, Holandsko) vysvětluje: „Vysoká kvalita pozorování pomocí dalekohledu VLT a přístroje CRIRES nám umožnila zkoumat spektrum tohoto systému mnohem detailněji, než bylo dosud možné. Z planety pochází pouze 0,01 % světla, zbytek připadá na hvězdu, takže to opravdu nebylo jednoduché pozorování.“
Většina planet kolem cizích hvězd byla objevena díky jejich gravitačnímu působení na mateřskou hvězdu. Tato metoda však poskytuje o tělese jen omezené množství informací; prakticky umožňuje zjistit pouze dolní limit hmotnosti tělesa [5]. Nová metoda, kterou vědci použili při pozorování planety Tau Bootis b, je v tomto ohledu mnohem účinnější. Přímé pozorování světla planety umožňuje astronomům určit sklon dráhy planety vůči pozorovateli a díky tomu přesněji stanovit její hmotnost. Sledováním změn pohybu planety při oběhu kolem hvězdy se členům týmu podařilo spolehlivě změřit, že planeta Tau Bootis b obíhá se sklonem 44° vůči zornému paprsku a má šestkrát vyšší hmotnost než Jupiter.
„Tato nová pozorování dalekohledem VLT umožnila vyřešit 15 let trvající problém s určením hmotnosti planety Tau Bootis b. Nová metoda rovněž přináší možnost zkoumat atmosféry exoplanet, které nepřecházejí přes disk mateřské hvězdy, a rovněž určit jejich hmotnost, což nebylo doposud možné,“ říká Ignas Snellen (Leiden Observatory, Holandsko), spoluautor článku. “Je to výrazný pokrok.”
Kromě detekce slabého světla exoplanety Tau Bootis b a stanovení její hmotnosti zkoumali členové týmu také její atmosféru – zjišťovali zastoupení oxidu uhelnatého a na základě srovnání napozorovaných dat s teoretickými modely určovali teplotu v různých výškách. Tato práce přinesla překvapující výsledek. Nová pozorování naznačují, že teplota atmosféry s výškou klesá. To je však naprosto opačná situace, než u jiných horkých Jupiterů, kde se vyskytuje teplotní inverze (teplota atmosféry s výškou roste). [6], [7]
Pozorování pomocí dalekohledu VLT ukazují, že spektroskopie s vysokým rozlišením prováděná velkými pozemními dalekohledy, je účinným nástrojem k detailnímu zkoumání netranzitujících exoplanet a jejich atmosfér. V budoucnu budou vědci schopni rozlišit různé molekuly, což umožní podrobněji zkoumat atmosférické podmínky. Sledováním planety a měřením změn podél její dráhy pak bude možné odhalit rozdíly mezi ranní a odpolední stranou.
„Tato studie ukazuje na enormní potenciál současných a budoucích pozemních dalekohledů, jako například E-ELT. Jednoho dne bychom tímto způsobem mohli dokonce nalézt známky biologické aktivity na planetách podobných Zemi,“ dodává Ignas Snellen.
Poznámky
[1] Jméno planety Tau Bootis b kombinuje jméno hvězdy (Tau Bootis neboli τ Bootis, kde τ je řecké písmeno’tau‘) s označením ‚b‘, které znamená, že se jedná o první planetu nalezenou u této hvězdy. Označení Tau Bootis je užíváno pro samotnou hvězdu.
[2] CRyogenic InfraRed Echelle Spectrometer
[3] Mateřská hvězda vyzařuje na vlnových délkách infračerveného záření méně světla než ve viditelném oboru. Využití infračerveného oboru je tedy vhodnější pro nalezení slabého signálu planety.
[4] Metoda využívá rychlého pohybu planety po oběžné dráze kolem mateřské hvězdy k odlišení záření planety od hvězdy i od spektrálních otisků naší vlastní atmosféry. Stejný tým astronomů testoval již dříve tuto metodu na tranzitující exoplanetě, když měřil její rychlost při přechodu přes disk hvězdy.
[5] Sklon dráhy vůči zornému paprsku je obecně neznámý. Pokud se hmotnější planeta pohybuje po dráze s vysokým sklonem vzhledem k zornému paprsku, vyvolá stejný pohyb hvězdy tam a zpět, jako méně hmotná planeta na dráze s nízkým sklonem. Tyto dva efekty není možné tímto způsobem odlišit.
[6] Na základě interpretace fotometrických měření horkých Jupiterů pomocí dalekohledu Spitzer Space Telescope se předpokládá, že teplotní inverze je charakterizována spíše molekulární emisí než absorbcí. Exoplaneta HD209458b patří k nejlépe prozkoumaným příkladům teplotní inverze v atmosférách exoplanet.
[7] Toto pozorování podporuje modely, ve kterých jsou ultrafialové emise spojené s chromosférickou aktivitou – podobnou té, jakou vykazuje mateřská hvězda planety Tau Bootis b – zodpovědné za potlačení teplotní inverze v atmosféře planety.
Další informace
Výzkum byl prezentován v článku "The signature of orbital motion from the dayside of the planet τ Boötis b", který vyšel 28. června 2012 v odborném časopise Nature.
Složení týmu: Matteo Brogi (Leiden Observatory, Holandsko), Ignas A. G. Snellen (Leiden Observatory), Remco J. de Kok (SRON, Utrecht, Holandsko), Simon Albrecht (Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, USA), Jayne Birkby (Leiden Observatory) a Ernst J. W. de Mooij (Leiden Observatory; University of Toronto, Kanada).
V roce 2012 slavíme 50. výročí založení ESO. ESO (Evropská jižní observatoř) je hlavní mezinárodní astronomickou organizací Evropy a patří k nejproduktivnějším astronomickým observatořím světa. Je podporována 15 členskými státy, kterými jsou: Belgie, Brazílie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Nizozemí, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko a Velká Británie. ESO má za cíl vývoj, konstrukci a provoz výkonných pozemních astronomických zařízení, která umožní významné vědecké objevy. ESO také hraje přední roli při propagaci a organizaci mezinárodní spolupráce na poli astronomického výzkumu. ESO v současnosti provozuje tři observatoře světově úrovně: La Silla, Paranal a Chajnantor, které se nacházejí na poušti Atacama v Chile. Na Paranalu se nachází VLT (Very Large Telescope = Velmi velký dalekohled) – nejvyspělejší pozemní dalekohled pracující ve viditelném světle a VISTA, největší přehlídkový dalekohled pro infračervenou oblast na světě. Zároveň je ESO evropským zástupcem největšího astronomického projektu všech dob – teleskopu ALMA budovaného na planině Chajnantor. V současnosti ESO plánuje výstavbu Evropského extrémně velkého dalekohledu (E-ELT), který bude mít průměr primárního zrcadla 40 metrů. Měl by pracovat v infračerveném i viditelném oboru záření a stane se největším dalekohledem světa.
Odkazy
- odborný článek Nature
- snímky dalekohledu VLT
- další záběry pořízeneé dalekohledem VLT
Kontakty
Ignas Snellen
Leiden Observatory, Leiden University
Leiden, The Netherlands
Tel.: +31 715 275838
Email: snellen@strw.leidenuniv.nl
Matteo Brogi
Leiden Observatory, Leiden University
Leiden, The Neherlands
Tel.: +31 715 278434
Email: brogi@strw.leidenuniv.nl
Jayne Birkby
Leiden Observatory, Leiden University
Leiden, The Netherlands
Tel.: +31 715 275832
Email: birkby@strw.leidenuniv.nl
Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal, E-ELT & Survey Telescopes Press Officer
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6655
Mobil: +49 151 1537 3591
Email: rhook@eso.org
Remco de Kok
Space Research Organization Netherlands (SRON)
Utrecht, The Netherlands
Tel.: +31 88 777 5725
Email: R.J.de.Kok@sron.nl
Anežka Srbljanović (press contact Česko)
ESO Science Outreach Network
a Astronomical Institute of Czech Academy of Sciences
Tel.: +420 323 620 116
Email: eson-czech@eso.org
O zprávě
Tiskové zpráva č.: | eso1227cs |
Jméno: | Tau Boötis b |
Typ: | Milky Way : Star : Circumstellar Material : Planetary System |
Facility: | Very Large Telescope |
Instruments: | CRIRES |
Science data: | 2012Natur.486..502B |
Our use of Cookies
We use cookies that are essential for accessing our websites and using our services. We also use cookies to analyse, measure and improve our websites’ performance, to enable content sharing via social media and to display media content hosted on third-party platforms.
ESO Cookies Policy
The European Organisation for Astronomical Research in the Southern Hemisphere (ESO) is the pre-eminent intergovernmental science and technology organisation in astronomy. It carries out an ambitious programme focused on the design, construction and operation of powerful ground-based observing facilities for astronomy.
This Cookies Policy is intended to provide clarity by outlining the cookies used on the ESO public websites, their functions, the options you have for controlling them, and the ways you can contact us for additional details.
What are cookies?
Cookies are small pieces of data stored on your device by websites you visit. They serve various purposes, such as remembering login credentials and preferences and enhance your browsing experience.
Categories of cookies we use
Essential cookies (always active): These cookies are strictly necessary for the proper functioning of our website. Without these cookies, the website cannot operate correctly, and certain services, such as logging in or accessing secure areas, may not be available; because they are essential for the website’s operation, they cannot be disabled.
Functional Cookies: These cookies enhance your browsing experience by enabling additional features and personalization, such as remembering your preferences and settings. While not strictly necessary for the website to function, they improve usability and convenience; these cookies are only placed if you provide your consent.
Analytics cookies: These cookies collect information about how visitors interact with our website, such as which pages are visited most often and how users navigate the site. This data helps us improve website performance, optimize content, and enhance the user experience; these cookies are only placed if you provide your consent. We use the following analytics cookies.
Matomo Cookies:
This website uses Matomo (formerly Piwik), an open source software which enables the statistical analysis of website visits. Matomo uses cookies (text files) which are saved on your computer and which allow us to analyze how you use our website. The website user information generated by the cookies will only be saved on the servers of our IT Department. We use this information to analyze www.eso.org visits and to prepare reports on website activities. These data will not be disclosed to third parties.
On behalf of ESO, Matomo will use this information for the purpose of evaluating your use of the website, compiling reports on website activity and providing other services relating to website activity and internet usage.
Matomo cookies settings:
Additional Third-party cookies on ESO websites: some of our pages display content from external providers, e.g. YouTube.
Such third-party services are outside of ESO control and may, at any time, change their terms of service, use of cookies, etc.
YouTube: Some videos on the ESO website are embedded from ESO’s official YouTube channel. We have enabled YouTube’s privacy-enhanced mode, meaning that no cookies are set unless the user actively clicks on the video to play it. Additionally, in this mode, YouTube does not store any personally identifiable cookie data for embedded video playbacks. For more details, please refer to YouTube’s embedding videos information page.
Cookies can also be classified based on the following elements.
Regarding the domain, there are:
- First-party cookies, set by the website you are currently visiting. They are stored by the same domain that you are browsing and are used to enhance your experience on that site;
- Third-party cookies, set by a domain other than the one you are currently visiting.
As for their duration, cookies can be:
- Browser-session cookies, which are deleted when the user closes the browser;
- Stored cookies, which stay on the user's device for a predetermined period of time.
How to manage cookies
Cookie settings: You can modify your cookie choices for the ESO webpages at any time by clicking on the link Cookie settings at the bottom of any page.
In your browser: If you wish to delete cookies or instruct your browser to delete or block cookies by default, please visit the help pages of your browser:
Please be aware that if you delete or decline cookies, certain functionalities of our website may be not be available and your browsing experience may be affected.
You can set most browsers to prevent any cookies being placed on your device, but you may then have to manually adjust some preferences every time you visit a site/page. And some services and functionalities may not work properly at all (e.g. profile logging-in, shop check out).
Updates to the ESO Cookies Policy
The ESO Cookies Policy may be subject to future updates, which will be made available on this page.
Additional information
For any queries related to cookies, please contact: pdprATesoDOTorg.
As ESO public webpages are managed by our Department of Communication, your questions will be dealt with the support of the said Department.