Ný leið til að kanna lofthjúpa fjarreikistjarna
Tau Boötis b loksins afhjúpuð
Sævar Helgi Bragason
27. jún. 2012
Fréttir
Stjörnufræðingar hafa fundið upp á nýrri tækni til að rannsaka lofthjúp fjarreikistjörnu í smáatriðum — jafnvel þó hún gangi ekki fyrir móðurstjörnuna
Í fyrsta sinn hafa stjörnufræðingar notað nýja og snjalla tækni til að rannsaka lofthjúp fjarreikistjörnu í smáatriðum — jafnvel þó hún gangi ekki fyrir móðurstjörnuna. Alþjóðlegt teymi stjörnufræðinga notaði Very Large Telescope ESO til að greina með beinum hætti, dauft ljós frá reikistjörnunni Tau Boötis b. Stjörnufræðingarnir rannsökuðu lofthjúp reikistjörnunnar og mældu braut hennar og massa nákvæmlega í fyrsta sinn og leystu um leið 15 ára gamla ráðgátu. Hópurinn komst óvænt að því, að efri lög lofthjúpsins eru kaldari en búist var við. Niðurstöðurnar verða birtar í tímaritinu Nature sem kemur út 28. júní 2012.
Reikistjarnan Tau Boötis b [1] var meðal fyrstu fjarreikistjarnanna sem fundust árið 1996 og er enn eitt nálægasta sólkerfi sem þekkist. Móðurstjarnan sést leikandi með berum augum á himninum en mun erfiðara er að greina reikistjörnuna og þar til nú var aðeins hægt að mæla þyngdaráhrif hennar á stjörnuna. Tau Boötis b er stór, heitur gasrisi sem er mjög nálægt sinni móðurstjörnu.
Líkt og við á um flestar fjarreikistjörnur gengur Tau Boötis b ekki fyrir móðurstjörnuna (eins og Venus gerði nýverið). Þar til nú voru slíkar þvergöngur nauðsynlegar til að hægt væri að rannsaka lofthjúpa heitra gasrisa. Ástæðan er sú að þegar reikistjarna gengur fyrir sína móðurstjörnu, skilur lofthjúpur reikistjörnunnar eftir ummerki í ljósi stjörnunnar og þau er hægt að mæla. Ekkert sólarljós berst til okkar í gegnum lofthjúp Tau Boötis b svo ekki var mögulegt að rannsaka lofthjúpinn fyrr.
En nú loks eftir 15 ára rannsóknir á daufri birtu heitra gasrisa, hefur stjörnufræðingum tekist að rannsaka uppbyggingu lofthjúps Tau Boötis b með áreiðanlegum hætti og í fyrsta sinn leitt út massa hennar nákvæmlega. Hópurinn notaði til þess CRIRES [2] mælitækið á Very Large Telescope (VLT) í Paranal stjörnustöð ESO í Chile. Stjörnufræðingarnir notuðu síðan þessar hágæða innrauðu mælingar (í kringum 2,3 míkrómetra bylgjulengd) [3] og beittu síðan snjallri aðferð til að sigta út dauft merki reikistjörnunnar frá miklu sterkara merki stjörnunnar [4].
„Þökk sé hágæða mælingum VLT og CRIRES gátum við rannsakað litróf kerfisins í meiri smáatriðum en nokkru sinni fyrr“ Matteo Brogi (Leiden stjörnustöðinni í Hollandi), aðalhöfundur greinar um rannsóknina. „Aðeins 0,01% ljóssins sem við sjáum kemur frá reikistjörnunni, restin frá móðurstjörnunni sjálfri, svo þetta var alls ekki einfalt.“
Meirihluti þeirra reikistjarna sem fundist hafa í kringum aðrar stjörnur, fundust vegna þyngdaráhrifanna sem þær hafa á móðurstjörnurnar. Þessi aðferð veitir hins vegar takmarkaðar upplýsingar um massa reikistjörnunnar, raunar aðeins neðri mörk á massanum [5]. Nýja tækin, sem hér var reynd í fyrsta sinn, er miklu áreiðanlegri. Þegar stjörnufræðingar sjá ljós reikistjörnunnar beint, er hægt að mæla brautarhallann og út frá honum massann mjög nákvæmlega. Með því að fylgjast með Tau Boötis b ganga um stjörnuna komust stjörnufræðingarnir að því að braut reikistjörnunnar hallar um 44 gráður og að massi hennar er sex sinnum meiri en Júpíters í sólkerfinu okkar.
„Þessar nýju mælingar VLT leysa 15 ára gamla ráðgátu um massa Tau Boötis b. Með nýju aðferðinni getum við nú rannsakað lofthjúpa fjarreikistjarna sem ganga ekki fyrir sínar móðurstjörnur og mælt massa þeirra nákvæmlega, nokkuð sem áður var ógerlegt“segir Ignas Snellen (Leiden stjörnustöðinni í Hollandi), meðhöfundur greinarinnar. „Þetta er stórt skref fram á við.“
Stjörnufræðingarnir greindu ekki aðeins bjarma lofthjúpsins og massa Tau Boötis b, heldur gátu þeir líka mælt magn kolmónoxíðs í lofthjúpnum og hitastig hans eftir hæð. Þetta gerðu þeir með því að bera mælingarnar saman við kennileg líkön. Niðurstaðan var óvænt því mælingarnar benda til að hitastigið fari sígandi með hæð. Það er algerlega á skjön við mælingar á öðrum heitum gasrisum, þar sem hitastigið stígur með hæð [6] [7].
Mælingar VLT sýna að litrófsmælingar í hárri upplausn með sjónaukum á jörðinni, virka vel til nákvæmra rannsókna á lofthjúpum reikistjarna sem ganga ekki fyrir sínar sólir. Í framtíðinni mun greining á ólíkum sameindum í lofthjúpunum, gera stjörnufræðingum kleift að læra meira um aðstæðurnar sem ríkja í þeim. Stjörnufræðingar gætu jafnvel rekið dægursveiflur í lofthjúpum fjarlægra hnatta með því að fylgjast með þeim ganga umhverfis sínar sólir.
„Rannsóknin sýnir þá miklu möguleika sem sjónaukar nútímans og framtíðarinnar, eins og E-ELT, hafa upp á að bjóða. Með þessari aðferð finnum við hugsanlega, dag einn, vísbendingar um líffræðilega virkni á reikistjörnum sem líkjast jörðinni“ segir Ignas Snellen að lokum.
Skýringar
[1] Nafn reikistjörnunnar, Tau Boötis b, er dregið af nafni stjörnunnar (Tau Boötis, eða τ Bootis, τ er gríski bókstafurinn „tá“ ekki bókstafurinn „t“) en bókstafurinn „b“ vísar til þess að hún er fyrsta reikistjarnan sem fannst við stjörnuna. Skráarheitið Tau Boötis a er notað fyrir stjörnuna sjálfa,
[2] CRyogenic InfraRed Echelle Spectrometer
[3] Móðurstjarnan gefur frá sér minna ljós á innrauða sviðinu en því sýnilega. Þessi bylgjulengd hentar því ákaflega vel til að draga fram ljós reikistjörnunnar.
[4] Í þessari aðferð er brautarhraði reikistjörnunnar notaður til að skilja á milli ljóssins frá henni og stjörnunni en líka merkja úr lofthjúpi jarðar. Sami hópur stjörnufræðinga notaði áður þessa aðferð á reikistjörnu sem gekk fyrir sína móðurstjörnu, með því að mæla brautarhraðann á meðan hún gekk fyrir stjörnuna.
[5] Þetta er vegna þess að venjulega er brautarhallinn óþekktur. Halli braut reikistjörnu miðað við sjónlínuna milli jarðar og stjörnunnar, hefur massameiri reikistjarna sömu áhrif á hreyfingu stjörnunnar og léttari reikistjarna með minni brautarhalla. Því er ekki hægt að skilja á milli þessara áhrifa.
[6] Ljósmælingar á heitum gasrisum með Spitzer geimsjónaukanum hafa verið túlkaðar þannig að hitahvörf — hitastigsaukning með hæð — komi fram sem sameindaeinkenni í ljómlínurófi fremur en gleypilínurófi. Fjarreikistjarnan HD209458b er best rannsakaða dæmið um hitahvörf í lofthjúpi fjarreikistjörnu.
[7] Mælingarnar renna stoðum undir líkön þar sem sterk útfjólublá útgeislun tengist virkni í lithvolfi stjörnu — svipað því sem móðurstjarna Tau Boötis b sýnir — eigi sök á hitahvörfunum.
Frekari upplýsingar
Sagt er frá þessari rannsókn í greininni „The signature of orbital motion from the dayside of the planet τ Boötis b“ sem birtist í tímaritinu Nature 28. júní 2012.
Í rannsóknarteyminu eru Matteo Brogi (Leiden Observatory í Hollandi), Ignas A. G. Snellen (Leiden Observatory), Remco J. de Kok (SRON í Utrecht í Hollandi), Simon Albrecht (Massachusetts Institute of Technology í Cambridge í Bandaríkjunum), Jayne Birkby (Leiden Observatory) og Ernst J. W. de Mooij (Leiden Observatory; University of Toronto í Kanada).
Árið 2012 fagnar European Southern Observatory (ESO), stjörnustöð Evrópulanda á suðurhveli, fimmtíu ára afmæli sínu. ESO er fremsta fjölþjóðlega stjörnustöð Evrópu og ein öflugasta stjörnustöð heims. Hún nýtur stuðnings 15 landa: Austurríkis, Belgíu, Brasilíu, Tékklands, Danmörku, Finnlands, Frakklands, Þýskalands, Ítalíu, Hollands, Portúgals, Spánar, Svíþjóðar, Sviss og Bretlands. Með því að reisa og reka öflugustu stjörnuathugunarstöðvar heims leggur ESO grunninn að mikilvægum uppgötvunum stjörnufræðinga. Í Chile rekur ESO þrjár stjörnuathugunarstöðvar í heimsflokki: La Silla, Paranal og Chajnantor. Á Paranalfjalli starfrækir ESO Very Large Telescope, fullkomnustu stjörnusjónauka heims sem notaðir eru til athugana á sýnilegu ljósi og tvo kortlagningarsjónauka. VISTA er stærsti kortlagningarsjónauki veraldar fyrir innrautt ljós og VLT Survey Telescope er stærsti sjónauki heims sem eingöngu er ætlað að kortleggja himinn í sýnilegu ljósi. ESO er þátttakandi í ALMA, byltingarkenndum útvarpssjónauka og stærsta stjarnvísindaverkefni heims. ESO hyggur einnig á smíði 40 metra risasjónauka, European Extremely Large Telescope eða E-ELT sem verður „stærsta auga jarðar“.
Tenglar
Tengiliðir
Sævar Helgi Bragason
University of Iceland
Reykjavík, Iceland
Farsími: +354-896-1984
Tölvupóstur: [email protected]
Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso1227.
Tengdar myndir
Þessi teikning listamanns sýnir fjarreikistjörnuna Tau Boötis b. Hún var meðal fyrstu fjarreikistjarnanna sem fundust árið 1996 og er enn eitt nálægasta sólkerfi sem þekkist. Stjörnufræðinga notuðu Very Large Telescope ESO til að greina með beinum hætti, í fyrsta sinn, dauft ljós frá reikistjörnunni Tau Boötis b. Með snjallri aðferð komst hópurinn að því, að efri lög lofthjúpsins eru kaldari en búist var við.Mynd: ESO/L. Calçada
Þessi mynd sýnir himininn í kringum stjörnuna Tau Boötis b en hún var búin til úr gögnum Digitized Sky Survey 2. Stjarnan sjálf er nógu björt til að sjást með berum augum og er á miðri mynd. Broddarnir og lituðu hringirnir í kringum hana má rekja til sjónaukans og ljósmyndaplatnanna sem notaðar voru og eru ekki raunverulegar. Fjarreikistjarnan Tau Boötis b er mjög nálægt stjörnunni og sést ekki á myndinni. Stjörnufræðingar nú loks greint ljósið frá reikistjörnunni með beinum hætti með VLT sjónauka ESO. Mynd: ESO/Digitized Sky Survey 2
Krakkavæn útgáfa
Ný leið til að kanna lofthjúpa fjarreikistjarna
Tau Boötis b loksins afhjúpuð
Sævar Helgi Bragason 27. jún. 2012 Fréttir
Stjörnufræðingar hafa fundið upp á nýrri tækni til að rannsaka lofthjúp fjarreikistjörnu í smáatriðum — jafnvel þó hún gangi ekki fyrir móðurstjörnuna
Í fyrsta sinn hafa stjörnufræðingar notað nýja og snjalla tækni til að rannsaka lofthjúp fjarreikistjörnu í smáatriðum — jafnvel þó hún gangi ekki fyrir móðurstjörnuna. Alþjóðlegt teymi stjörnufræðinga notaði Very Large Telescope ESO til að greina með beinum hætti, dauft ljós frá reikistjörnunni Tau Boötis b. Stjörnufræðingarnir rannsökuðu lofthjúp reikistjörnunnar og mældu braut hennar og massa nákvæmlega í fyrsta sinn og leystu um leið 15 ára gamla ráðgátu. Hópurinn komst óvænt að því, að efri lög lofthjúpsins eru kaldari en búist var við. Niðurstöðurnar verða birtar í tímaritinu Nature sem kemur út 28. júní 2012.
Reikistjarnan Tau Boötis b [1] var meðal fyrstu fjarreikistjarnanna sem fundust árið 1996 og er enn eitt nálægasta sólkerfi sem þekkist. Móðurstjarnan sést leikandi með berum augum á himninum en mun erfiðara er að greina reikistjörnuna og þar til nú var aðeins hægt að mæla þyngdaráhrif hennar á stjörnuna. Tau Boötis b er stór, heitur gasrisi sem er mjög nálægt sinni móðurstjörnu.
Líkt og við á um flestar fjarreikistjörnur gengur Tau Boötis b ekki fyrir móðurstjörnuna (eins og Venus gerði nýverið). Þar til nú voru slíkar þvergöngur nauðsynlegar til að hægt væri að rannsaka lofthjúpa heitra gasrisa. Ástæðan er sú að þegar reikistjarna gengur fyrir sína móðurstjörnu, skilur lofthjúpur reikistjörnunnar eftir ummerki í ljósi stjörnunnar og þau er hægt að mæla. Ekkert sólarljós berst til okkar í gegnum lofthjúp Tau Boötis b svo ekki var mögulegt að rannsaka lofthjúpinn fyrr.
En nú loks eftir 15 ára rannsóknir á daufri birtu heitra gasrisa, hefur stjörnufræðingum tekist að rannsaka uppbyggingu lofthjúps Tau Boötis b með áreiðanlegum hætti og í fyrsta sinn leitt út massa hennar nákvæmlega. Hópurinn notaði til þess CRIRES [2] mælitækið á Very Large Telescope (VLT) í Paranal stjörnustöð ESO í Chile. Stjörnufræðingarnir notuðu síðan þessar hágæða innrauðu mælingar (í kringum 2,3 míkrómetra bylgjulengd) [3] og beittu síðan snjallri aðferð til að sigta út dauft merki reikistjörnunnar frá miklu sterkara merki stjörnunnar [4].
„Þökk sé hágæða mælingum VLT og CRIRES gátum við rannsakað litróf kerfisins í meiri smáatriðum en nokkru sinni fyrr“ Matteo Brogi (Leiden stjörnustöðinni í Hollandi), aðalhöfundur greinar um rannsóknina. „Aðeins 0,01% ljóssins sem við sjáum kemur frá reikistjörnunni, restin frá móðurstjörnunni sjálfri, svo þetta var alls ekki einfalt.“
Meirihluti þeirra reikistjarna sem fundist hafa í kringum aðrar stjörnur, fundust vegna þyngdaráhrifanna sem þær hafa á móðurstjörnurnar. Þessi aðferð veitir hins vegar takmarkaðar upplýsingar um massa reikistjörnunnar, raunar aðeins neðri mörk á massanum [5]. Nýja tækin, sem hér var reynd í fyrsta sinn, er miklu áreiðanlegri. Þegar stjörnufræðingar sjá ljós reikistjörnunnar beint, er hægt að mæla brautarhallann og út frá honum massann mjög nákvæmlega. Með því að fylgjast með Tau Boötis b ganga um stjörnuna komust stjörnufræðingarnir að því að braut reikistjörnunnar hallar um 44 gráður og að massi hennar er sex sinnum meiri en Júpíters í sólkerfinu okkar.
„Þessar nýju mælingar VLT leysa 15 ára gamla ráðgátu um massa Tau Boötis b. Með nýju aðferðinni getum við nú rannsakað lofthjúpa fjarreikistjarna sem ganga ekki fyrir sínar móðurstjörnur og mælt massa þeirra nákvæmlega, nokkuð sem áður var ógerlegt“segir Ignas Snellen (Leiden stjörnustöðinni í Hollandi), meðhöfundur greinarinnar. „Þetta er stórt skref fram á við.“
Stjörnufræðingarnir greindu ekki aðeins bjarma lofthjúpsins og massa Tau Boötis b, heldur gátu þeir líka mælt magn kolmónoxíðs í lofthjúpnum og hitastig hans eftir hæð. Þetta gerðu þeir með því að bera mælingarnar saman við kennileg líkön. Niðurstaðan var óvænt því mælingarnar benda til að hitastigið fari sígandi með hæð. Það er algerlega á skjön við mælingar á öðrum heitum gasrisum, þar sem hitastigið stígur með hæð [6] [7].
Mælingar VLT sýna að litrófsmælingar í hárri upplausn með sjónaukum á jörðinni, virka vel til nákvæmra rannsókna á lofthjúpum reikistjarna sem ganga ekki fyrir sínar sólir. Í framtíðinni mun greining á ólíkum sameindum í lofthjúpunum, gera stjörnufræðingum kleift að læra meira um aðstæðurnar sem ríkja í þeim. Stjörnufræðingar gætu jafnvel rekið dægursveiflur í lofthjúpum fjarlægra hnatta með því að fylgjast með þeim ganga umhverfis sínar sólir.
„Rannsóknin sýnir þá miklu möguleika sem sjónaukar nútímans og framtíðarinnar, eins og E-ELT, hafa upp á að bjóða. Með þessari aðferð finnum við hugsanlega, dag einn, vísbendingar um líffræðilega virkni á reikistjörnum sem líkjast jörðinni“ segir Ignas Snellen að lokum.
Skýringar
[1] Nafn reikistjörnunnar, Tau Boötis b, er dregið af nafni stjörnunnar (Tau Boötis, eða τ Bootis, τ er gríski bókstafurinn „tá“ ekki bókstafurinn „t“) en bókstafurinn „b“ vísar til þess að hún er fyrsta reikistjarnan sem fannst við stjörnuna. Skráarheitið Tau Boötis a er notað fyrir stjörnuna sjálfa,
[2] CRyogenic InfraRed Echelle Spectrometer
[3] Móðurstjarnan gefur frá sér minna ljós á innrauða sviðinu en því sýnilega. Þessi bylgjulengd hentar því ákaflega vel til að draga fram ljós reikistjörnunnar.
[4] Í þessari aðferð er brautarhraði reikistjörnunnar notaður til að skilja á milli ljóssins frá henni og stjörnunni en líka merkja úr lofthjúpi jarðar. Sami hópur stjörnufræðinga notaði áður þessa aðferð á reikistjörnu sem gekk fyrir sína móðurstjörnu, með því að mæla brautarhraðann á meðan hún gekk fyrir stjörnuna.
[5] Þetta er vegna þess að venjulega er brautarhallinn óþekktur. Halli braut reikistjörnu miðað við sjónlínuna milli jarðar og stjörnunnar, hefur massameiri reikistjarna sömu áhrif á hreyfingu stjörnunnar og léttari reikistjarna með minni brautarhalla. Því er ekki hægt að skilja á milli þessara áhrifa.
[6] Ljósmælingar á heitum gasrisum með Spitzer geimsjónaukanum hafa verið túlkaðar þannig að hitahvörf — hitastigsaukning með hæð — komi fram sem sameindaeinkenni í ljómlínurófi fremur en gleypilínurófi. Fjarreikistjarnan HD209458b er best rannsakaða dæmið um hitahvörf í lofthjúpi fjarreikistjörnu.
[7] Mælingarnar renna stoðum undir líkön þar sem sterk útfjólublá útgeislun tengist virkni í lithvolfi stjörnu — svipað því sem móðurstjarna Tau Boötis b sýnir — eigi sök á hitahvörfunum.
Frekari upplýsingar
Sagt er frá þessari rannsókn í greininni „The signature of orbital motion from the dayside of the planet τ Boötis b“ sem birtist í tímaritinu Nature 28. júní 2012.
Í rannsóknarteyminu eru Matteo Brogi (Leiden Observatory í Hollandi), Ignas A. G. Snellen (Leiden Observatory), Remco J. de Kok (SRON í Utrecht í Hollandi), Simon Albrecht (Massachusetts Institute of Technology í Cambridge í Bandaríkjunum), Jayne Birkby (Leiden Observatory) og Ernst J. W. de Mooij (Leiden Observatory; University of Toronto í Kanada).
Árið 2012 fagnar European Southern Observatory (ESO), stjörnustöð Evrópulanda á suðurhveli, fimmtíu ára afmæli sínu. ESO er fremsta fjölþjóðlega stjörnustöð Evrópu og ein öflugasta stjörnustöð heims. Hún nýtur stuðnings 15 landa: Austurríkis, Belgíu, Brasilíu, Tékklands, Danmörku, Finnlands, Frakklands, Þýskalands, Ítalíu, Hollands, Portúgals, Spánar, Svíþjóðar, Sviss og Bretlands. Með því að reisa og reka öflugustu stjörnuathugunarstöðvar heims leggur ESO grunninn að mikilvægum uppgötvunum stjörnufræðinga. Í Chile rekur ESO þrjár stjörnuathugunarstöðvar í heimsflokki: La Silla, Paranal og Chajnantor. Á Paranalfjalli starfrækir ESO Very Large Telescope, fullkomnustu stjörnusjónauka heims sem notaðir eru til athugana á sýnilegu ljósi og tvo kortlagningarsjónauka. VISTA er stærsti kortlagningarsjónauki veraldar fyrir innrautt ljós og VLT Survey Telescope er stærsti sjónauki heims sem eingöngu er ætlað að kortleggja himinn í sýnilegu ljósi. ESO er þátttakandi í ALMA, byltingarkenndum útvarpssjónauka og stærsta stjarnvísindaverkefni heims. ESO hyggur einnig á smíði 40 metra risasjónauka, European Extremely Large Telescope eða E-ELT sem verður „stærsta auga jarðar“.
Tenglar
Tengiliðir
Sævar Helgi Bragason
Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso1227.University of Iceland
Reykjavík, Iceland
Farsími: +354-896-1984
Tölvupóstur: [email protected]
Tengdar myndir
Krakkavæn útgáfa