Instrument GRAVITY przesuwa granice obrazowania egzoplanet

Instrument GRAVITY zainstalowany na interferometrze VLTI (Very Large Telescope Interferometer) wykonał pierwsze bezpośrednie obserwacje egzoplanety wykorzystując do tego interferometrię w zakresie optycznym. Dzięki zastosowanej metodzie możliwe było obserwowanie złożonej atmosfery pełnej chmur żelaza i krzemianów wirujących w rozległych układach burzowych. W ten sam sposób będzie można zbadać także wiele innych znanych już egzoplanet.

Dzisiaj w periodyku Astronomy & Astrophysics zespół naukowców projektu GRAVITY publikował wyniki, w których opisuje obserwacje egzoplanety HR8799e za pomocą interferometrii optycznej. Egzoplaneta została odkryta w 2010 roku w pobliżu młodej gwiazdy ciągu głównego HR8799 oddalonej od nas o 129 lat świetlnych w kierunku gwiazdozbioru Pegaza.

Dzisiejsze wyniki, które odkrywają przed nami nową charakterystykę HR8799e, wymagały instrumentu o bardzo wysokiej rozdzielczości i czułości. GRAVITY może wykorzystywać cztery teleskopy VLT jednocześnie, imitując w ten sposób jeden większy teleskop. W ten sposób otrzymujemy super-teleskop – VLTI – który zbiera i precyzyjnie oddziela światło pochodzące z atmosfery planety HR8799e od światła jej gwiazdy macierzystej.

HR8799e to super-Jowisz, świat nieprzypominający żadnej planety w Układzie Słonecznym, jednocześnie masywniejszy i młodszy od czegokolwiek w naszym układzie planetarnym. W wieku zaledwie 30 milionów lat, ta młodziutka egzoplaneta jest wystarczająco młoda, aby dostarczyć naukowcom nowych informacji p procesach formowania planet i układów planetarnych. Sama planeta jest zupełnie nieprzyjazna dla jakiegokolwiek życia – pozostała energia z procesu formowania oraz silny efekt cieplarniany podgrzewają atmosferę HR8799e do temperatury około 1000 stopni Celsjusza.

To pierwszy przypadek użycia interferometrii optycznej do odkrycia szczegółów egzoplanety, a nowa technika dostarczyła absolutnie wyjątkowo szczegółowe widmo o nieprzeciętnej jakości – dziesięciokrotnie bardziej szczegółowe od jakichkolwiek wcześniejszych obserwacji. Pomiary wykonane przez zespół badaczy umożliwiły nam poznanie składu chemicznego atmosfery HR8799e, która także skrywała przed nami kilka niespodzianek.

Lokalizacja HR8799 w gwiazdozbiorze Pegaza

“Nasze analizy wskazują, że HR8799e posiada atmosferę zawierającą znacznie więcej tlenku węgla niż metanu – a tego się nie spodziewaliśmy” tłumaczy lider zespołu Sylvestre Lacour, badacz CNRS z Obserwatorium Paryskiego. “Takie wyniki można najlepiej wytłumaczyć wysokimi pionowymi wiatrami w atmosferze, uniemożliwiającymi tlenkowi węgla reagowanie z wodorem i tworzenie metanu”.

Badacze odkryli także, że atmosfera planety zawiera chmury pyłu z żelaza i krzemianów. Uwzględniając nadmiar tlenku węgla, dane te wskazują, że w atmosferze planety mamy do czynienia z potężnymi i gwałtownymi burzami.

“Nasze obserwacje pokazują kulę gazu podświetlaną od wnętrza, z promieniami ciepłego promieniowania przenikającymi między burzliwymi plamami ciemnych chmur” mówi Lacour. “Ruchy konwekcyjne przesuwają chmury cząstek żelaza i krzemianów, które rozpadają się i opadają do wnętrza. To obraz dynamicznej atmosfery olbrzymiej egzoplanety tuż po narodzinach, przechodzącej przez złożone procesy fizyczne i chemiczne”.

Źródło: ESO

VLTI