Pressemeddelelse

"Det lyder som science-fiction": De første 3D-observationer af atmosfæren på en exoplanet afslører et enestående klima

18. februar 2025

Astronomer har kigget ind i gennem atmosfæren omkring en planet langt væk fra Solsystemet, og har for første gang kortlagt lagene i sådan en atmosfære. De har kombineret alle fire hovedteleskoper ved European Southern Observatorys Very Large Telescope (ESOs VLT) for at finde stærke vinde, som transporterer grundstoffer som for eksempel jern og titanium i indviklede vejrmønstre omkring exoplaneten. Opdagelsen tager hul på detaljestudier af kemi og vejr på andre fremmede verdener.

"Atmosfæren omkring denne exoplanet opfører sig på en måde, som udfordrer vores opfattelse af, hvordan vejr fungerer – ikke blot på Jorden, men på alle planeter. Det føles som noget fra en science fiction historie," siger Julia Victoria Seidel, som forsker ved European Southern Observatory (ESO) i Chile, og som er hovedforfatter til en artikel, som offentliggøres idag i tidsskriftet Nature.

 Exoplaneten med betegnelsen WASP-121b (også kaldet Tylos) befinder sig 900 lysår borte fra os i retning af stjernebilledet Agterstavnen (Puppis). Det er en meget varm exoplanet af jupiter-typen; altså en gaskæmpe, som kredser om sin værtsstjerne så tæt, at et år der blot varer 30 jordtimer. Desuden er den ene af exoplanetens sider særligt varm, fordi den altid vender ind imod stjernen, og den side, som vender væk er så tilsvarende meget koldere.

Forskerholdet har nu målt dybt inde i Tylos atmosfære, og har fundet varierende vinde i adskilte lag, så de har kortlagt atmosfærens 3D-struktur. Det er første gang, at astronomerne har kunnet studere en planetatmosfære udenfor vores Solsystem så dybt og med denne detaljerigdom.

"Vi har fundet noget overraskende: der er en jetstrøm, som transporterer stof rundt om exoplanetens ækvator, og der er en anden strøm dybere nede i atmosfæren, som transporterer gasser fra den varme side til den koldere. Den form for klima er aldrig før set på nogen planet," siger Seidel, som også er forsker ved Lagrangelaboratoriet ved Observatoire de la Côte d'Azur i Frankrig. Den målte jetstrøm spænder om det halve af planeten, og den vinder fart, så den kan hvirvle atmosfæren voldsomt op under passagen af Tyros varme side. "Selv de kraftigste storme i Solsystemet er svage i sammenligning med det her," tilføjer hun.

Forskerne har brugt instrumentet ESPRESSO på ESOs  VLT til at afsløre 3D-strukturen i exoplanetens atmosfære. Lyset fra de fire VLT-hovedteleskoper er kombineret til et enkelt signal, og dermed kan VLT indhøste fire gange mere lys, end hvad de enkelte teleskoper kan, og dermed kan man afsløre finere detaljer. Exoplaneten er observeret i hele den tid, det tager den at passere ind foran værtsstjernen, og dermed har ESPRESSO kunnet registrere spor af mange kemiske stoffer i de forskellige atmosfærelag.

"Med VLT har vi mulighed for at studere tre forskellige lag i exoplanetens atmosfære i et hug," fortæller medforfatter til artiklen Leonardo A. dos Santos, som er assisterende astronom ved Space Telescope Science Institute i Baltimore, USA. Forskerholdet har fulgt bevægelsen af stofferne jern, natrium og hydrogen, og det har gjort det muligt at følge vindene i atmosfærens dybe, mellemste og øverste lag respektivt. "Det er en type observationer, som er meget udfordrende at foretage med rumteleskoper, så det understreger, hvor vigtigt det er også at have jordbaserede teleskoper, når vi observerer exoplaneterne," tilføjer han.

Interesseant nok har observationerne også afsløret, at der findes titanium lige under jetstrømmen. Det fortælles der om i en ledsagende artikel, som er offentliggjort i Astronomy and Astrophysics. Det var en anden overraskelse, fordi tidligere undersøgelser viste, at dette grundstof ikke var der. Det er måske fordi det findes dybt nede i atmosfæren.

"Det er virkelig fantastisk, at vi har kunnet studere detaljer som for eksempel den kemiske samensætning og vejrmønstrene på en exoplanet over så enorm en afstand," siger Bibiana Prinoth, som er PhD-studerende ved Lunds universitet i Sverige og ved ESO. Hun er hovedforfatter til den sidstnævnte artikel, og medforfatter til artiklen i Nature.

“It’s truly mind-blowing that we’re able to study details like the chemical makeup and weather patterns of a planet at such a vast distance,” says Bibiana Prinoth, a PhD student at Lund University, Sweden, and ESO, who led the companion study and is a co-author of the Nature paper.

Der er dog brug for større teleskoper, hvis man vil studere atmosfæren omkring mindre jordlignende planeter. Et af disse teleskoper bliver ESOs  Extremely Large Telescope (ELT), som for tiden er under opbygning i Chiles Atacamaørken. "ELT bliver altafgørende for studiet af exoplanetatmosfærer," siger Prinoth. "Jeg føler, at det, vi netop har opnået, viser, at vi er på tærskelen til at opdage helt utrolige ting, som vi endnu bare kan drømme om."

Mere information

Forskningsresultaterne er offentliggjort i en artikel i tidsskriftet Nature med titlen “Vertical structure of an exoplanet’s atmospheric jet stream” (doi:10.1038/s41586-025-08664-1).

Forskerholdet består af : Julia V. Seidel (European Southern Observatory, Santiago, Chile [ESO Chile]; Laboratoire Lagrange, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Université Côte d’Azur, Nice, Frankrig [Lagrange]), Bibiana Prinoth (ESO Chile and Lund Observatory, Division of Astrophysics, Department of Physics, Lund University, Lund, Sverige [ULund]), Lorenzo Pino (INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Florence, Italien), Leonardo A. dos Santos (Space Telescope Science Institute, Baltimore, USA, Johns Hopkins University, Baltimore, USA), Hritam Chakraborty (Observatoire de Genève, Département d’Astronomie, Université de Genève, Versoix, Schweiz [UNIGE]), Vivien Parmentier (Lagrange), Elyar Sedaghati (ESO Chile), Joost P. Wardenier (Département de Physique, Trottier Institute for Research on Exoplanets [IREx], Université de Montréal, Canada), Casper Farret Jentink (UNIGE), Maria Rosa Zapatero Osorio (Centro de Astrobiología, CSIC-INTA, Madrid, Spanien), Romain Allart (IREx), David Ehrenreich (UNIGE), Monika Lendl (UNIGE), Giulia Roccetti (European Southern Observatory, Garching bei München, Tyskland; Meteorologisches Institut, Ludwig-Maximilians-Universität München, Munich, Germany), Yuri Damasceno (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade do Porto, Porto, Portugal [IA-CAUP], Departamento de Fisica e Astronomia, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto, Porto, Portugal [FCUP]; ESO Chile), Vincent Bourrier (UNIGE), Jorge Lillo-Box (Centro de Astrobiología (CAB); CSIC-INTA, Madrid, Spanie), H. Jens Hoeijmakers (ULund), Enric Pallé (Instituto de Astrofísica de Canarias, La Laguna, Tenerife, Spanien [IAC]; Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna, La Laguna, Tenerife, Spanien [IAC-ULL]), Nuno Santos (IA-CAUP and FCUP), Alejandro Suàrez Mascareño (IAC and IAC-ULL), Sergio G. Sousa (IA-CAUP), Hugo M. Tabernero (Departamento de Física de la Tierra y Astrofísica & IPARCOS-UCM (Instituto de Física de Partículas y del Cosmos de la UCM), Universidad Complutense de Madrid, Spanien), and Francesco A. Pepe (UNIGE).

Den ledsagende artikel, hvor tilstedeværelsen af titanium beskrives, er offentliggjort i tidsskriftet Astronomy & Astrophysics i en artikel med titlen “Titanium chemistry of WASP-121 b with ESPRESSO in 4-UT mode” (doi: 10.1051/0004-6361/202452405)

Forskerholdet bag denne artikel består af: Bibiana Prinoth (European Southern Observatory, Santiago, Chile [ESO Chile] and Lund Observatory, Division of Astrophysics, Department of Physics, Lund University, Lund, Sverige [ULund]), Julia V. Seidel (ESO Chile; Laboratoire Lagrange, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Université Côte d’Azur, Nice, Frankrig[Lagrange]), H. Jens Hoeijmakers (ULund), Brett M. Morris (Space Telescope Science Institute, Baltimore, USA), Martina Baratella (ESO Chile), Nicholas W. Borsato (ULund, School of Mathematical and physical Sciences, Macquarie University, Sydney, Australien), Yuri Damasceno (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade do Porto, Porto, Portugal [IA-CAUP], Departamento de Fisica e Astronomia, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto, Porto, Portugal [FCUP]; ESO Chile), Vivien Parmentier (Lagrange), Daniel Kitzmann (University of Bern, Physics Institute, Division of Space Research & Planetary Sciences, Bern, Schweiz), Elyar Sedaghati (ESO Chile), Lorenzo Pino (INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Florence, Italien), Francesco Borsa (INAF-Osservatorio Astronomico di Brera, Merate, Italien), Romain Allart (Département de Physique, Trottier Institute for Research on Exoplanets [IREx], Université de Montréal, Canada), Nuno Santos (IA-CAUP and FCUP), Michal Steiner (Observatoire de l'Université de Genève, Versoix, Schweiz), Alejandro Suàrez Mascareño (Instituto de Astrofísica de Canarias, La Laguna, Tenerife, Spanien; Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna, La Laguna, Tenerife, Spanien), Hugo M. Tabernero (Departamento de Física de la Tierra y Astrofísica & IPARCOS-UCM (Instituto de Física de Partículas y del Cosmos de la UCM), Universidad Complutense de Madrid, Spanien) and Maria Rosa Zapatero Osorio (Centro de Astrobiologia, CSIC-INTA, Madrid, Spanien).

ESO er den fremmeste fællesnationale astronomiorganisation i Europa, og verdens langt mest produktive jordbaserede astronomiske observatorium. 16 lande er med i ESO: Belgien, Brazilien, Danmark, Finland, Frankrig, Italien, Nederlandene, Polen, Portugal, Spanien, Sverige, Schweiz, Storbritannien, Tjekkiet, Tyskland og Østrig, og desuden værtsnationen Chile. ESO har et ambitiøst program, som gør det muligt for astronomer at gøre vigtige videnskabelige opdagelser. Programmet har focus på design, konstruktion og drift af stærke jordbaserede observatorier. Desuden har ESO en ledende rolle i formidling og organisering af samarbejde omkring astronomisk forskning. ESO driver tre enestående observatorier i verdensklasse i Chile: La Silla, Paranal og Chajnantor. På Paranal driver ESO VLT, Very Large Telescope, som er verdens mest avancerede observatorium for synligt lys, samt to oversigtsteleskoper. VISTA, som observerer i infrarødt, er verdens største oversigtsteleskop, og VLT Survey Teleskopet er det største teleskop bygget til at overvåge himlen i synligt lys. ESO er en af de største partnere i ALMA, som er det største eksisterende astronomiprojekt. For tiden bygges ELT, et 39 m optisk og nærinfrarødt teleskop på Cerro Armazones, tæt ved Paranal. Det bliver "verdens største himmeløje". Fra vore kontorer i Santiago, Chile understøtter vi vore aktiviteter i landet, og samarbejder med vore chilenske partnere og samfundet i sin helhed. 

Links

• Den ene forskningsartikel (Nature)
• Den anden forskningsartikel (A&A)
• Fotos af VLT
• Find ud af mere om ESOs Extremely Large Telescope på vores særlige website og press kit
• For journalister: du kan abonnere på vore pressemeddelelser under embargo og p dit eget sprog og du kan ansøge om at være med i ESOs (delvist betaltel) 2025 strategiske mediebesøg (NYHED)
• For forskere: har du en god histore? Så giv os et tip
• Den mørkeste og reneste himmel i Verden er truet af et stort industriprojekt

Kontakter

Julia Victoria Seidel
European Southern Observatory (ESO) and Lagrange Laboratory, Observatoire de la Côte d'Azur
Santiago, Chile and Nice, France
Tel: +33 743 32 79 73
E-mail: jseidel@oca.eu

Bibiana Prinoth
Lund University
Lund, Sweden
Tel: +46 72 442 03 69
E-mail: bibiana.prinoth@fysik.lu.se

Leonardo A. dos Santos
Space Telescope Science Institute
Baltimore, USA
Tel: +1 (410) 338-4395
E-mail: ldsantos@stsci.edu

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6670
Mobil: +49 151 241 664 00
E-mail: press@eso.org

Ole J. Knudsen (Pressekontakt Danmark)
ESOs formidlingsnetværk og Aarhus Space Centre, Aarhus Universitet
Aarhus, Danmark
Tel: +45 8715 5597
E-mail: eson-denmark@eso.org

Connect with ESO on social media

Dette er en oversættelse af ESO pressemeddelelse eso2504 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.