Тъй като все повече и повече екзопланети се идентифицират и потвърждават чрез различни методи за наблюдение, все още неуловимият „свещен граал” е откриването на наистина подобен на Земята свят… един от отличителните белези на който е наличието на течна вода. И макар да е вярно, че водата е била идентифицирана в гъстата атмосфера на екзопланети „горещ Юпитер“, сега се използва нова техника за откриване на нейния спектрален подпис в още един гигантски свят извън нашата Слънчева система - потенциално проправяйки пътя за още повече такива открития.
Изследователи от Caltech, Penn State University, Naval Research Laboratory, University of Arizona и Harvard-Smithsonian Center of Astrophysics се обединиха в проект, финансиран от NSF, за да разработят нов начин за идентифициране на присъствието на вода в атмосферата на екзопланета.
Предишните методи разчитаха на конкретни случаи, като например, когато екзопланетите - в този момент всички „горещи Юпитери“, газообразни планети, които орбитират плътно до своите домакини, са в процес на преминаване през техните звезди, гледани от Земята.
Това, за съжаление, не е така за много екстрасоларни планети ... особено такива, които не са били (или няма да бъдат) открити по метода на транзит, използван от обсерватории като Кеплер.
Гледайте: Вселената на Кеплер: повече планети в нашата галактика, отколкото звезди
Така изследователите се обърнаха към друг метод за откриване на екзопланети: радиална скорост или RV. Тази техника използва видима светлина, за да наблюдава движението на звезда за все така лекото колебание, създадено от гравитационния „влекач“ на орбитална планета. Доплеровите измествания в светлината на звездата показват движение по един или друг начин, подобно на това как Доплеровият ефект се повдига и понижава стъпката на рога на автомобила, когато минава покрай него.
Но вместо да използва видими дължини на вълната, екипът се гмурна в инфрачервения спектър и използвайки спектрографа на близката инфрачервена ешела (NIRSPEC) в обсерваторията WM Keck в Хавай, определи орбитата на сравнително близкия горещ Юпитер тау Boötis b… и в процеса използва своята спектроскопия за идентифициране на водни молекули на небето си.
„Информацията, която получаваме от спектрографа, е като слушане на изпълнение на оркестър; чувате цялата музика заедно, но ако слушате внимателно, можете да изберете тромпет или цигулка или виолончело и знаете, че тези инструменти присъстват “, заяви Александра Локууд, аспирант в Калтех и първи автор на учат. „С телескопа виждате цялата светлина заедно, но спектрографът ви позволява да избирате различни парчета; като тази дължина на вълната на светлината означава, че има натрий, или тази означава, че има вода. "
Предишни наблюдения на tau Boötis b с VLT в Чили бяха установили въглеродния оксид, както и по-ниски температури на височина в неговата атмосфера.
Сега, с тази доказана IR RV техника, атмосферата на екзопланети, които не се пресичат пред звездите им от наша гледна точка, също може да бъде проучена за наличието на вода, както и други интересни съединения.
„Вече прилагаме ефективната си нова инфрачервена техника върху няколко други транзитни планети, обикалящи около орбитите звезди близо до Слънцето“, казва Чад Бендер, научен сътрудник в Държавния департамент по астрономия и астрофизика в Пен и съавтор на статията. „Тези планети са много по-близки до нас от най-близките транзитни планети, но до голяма степен бяха игнорирани от астрономите, тъй като директното измерване на атмосферата им с вече съществуващи техники беше трудно или невъзможно.“
След като следващото поколение високомощни телескопи стартира и работи - като космическия телескоп Джеймс Уеб, който ще бъде пуснат на пазара през 2018 г. - дори и по-малки и по-далечни екзопланети могат да се наблюдават с помощта на метода IR… може би помага да се направи новаторското откритие планета като нашата.
„Докато сегашното състояние на техниката не може да открие земноподобни планети около звезди като Слънцето, с Кек скоро трябва да е възможно да се изследва атмосферата на така наречените„ суперземни “планети, открити около близките звезди с ниска маса, много от тях от които не преминават транзитно “, казва професорът по космохимия и планетарни науки Калтех Джефри Блейк. „Бъдещите телескопи като космическия телескоп„ Джеймс Уеб “и телескопът за тридесет метра (TMT) ще ни позволят да изследваме много по-хладни планети, които са по-отдалечени от техните звезди-домакини и където течната вода има по-голяма вероятност да съществува.“
Резултатите са описани в документ, публикуван в онлайн версията на 24 февруари 2014 г. наАстрофизичните списания.
Източници: прессъобщения на Caltech и EurekAlert.
