Dzięki instrumentowi GRAVITY połączone obserwacje czterech teleskopów optycznych Very Large Array (VLT) Europejskiego Obserwatorium Południowego pozwoliły na bezpośrednie zobrazowanie egzoplanety w zakresie światła widzialnego. Zademonstrowana metoda odkryła złożoną atmosferę super-Jowisza HR8799e.
Naukowcy po raz pierwszy zademonstrowali możliwości interferometrii optycznej na odległej egzoplanecie. Przy użyciu interferometru VLTI i instrumentu GRAVITY udało się scharakteryzować egzoplanetę HR8799e, która krąży wokół młodej gwiazdy ciągu głównego HR8799, widocznej z Ziemi w gwiazdozbiorze Pegaza. Interferometria to technika łączenia światła odbieranego z kilku teleskopów jednocześnie. Początkowo była używana w radioastronomii, a później w obserwacjach optycznych; umożliwia tworzenie „wirtualnych” teleskopów o średnicy niemożliwej do uzyskania w pojedynczych instrumentach obserwacyjnych.
Film prezentujący odkrycie (w języku angielskim). Źródło: ESO.
Szczegóły obserwacji
Sieć teleskopów VLT w Chile, należąca do Europejskiego Obserwatorium Południowego, może być używana do obserwacji interferometrycznej. Umożliwia to instrument GRAVITY – urządzenie drugiej generacji wykorzystywane w interferometrii teleskopów VLT. Instrument GRAVITY jest odpowiedzialny za łączenie światła z czterech teleskopów w jeden dokładny obraz. To obserwacje przy użyciu tego sprzętu umożliwiły wykonanie najbardziej szczegółowej wizualizacji materiału orbitującego wokół supermasywnej czarnej dziury Sagittarius A*, dokonanie dokładnych pomiarów orbity gwiazdy S2 wokół tej czarnej dziury, czy wykrycie obłoków gazowych wokół odległego kwazara.
Teraz ten sam instrument pozwolił na rozróżnienie światła pochodzącego z gwiazdy HR8799 oraz krążącej wokół niej planety, odległych od Ziemi o 129 lat świetlnych. Do dokonania opisywanej obserwacji naukowcy użyli czterech ośmiometrowych teleskopów sieci VLT 28 sierpnia 2018 roku.
Burzliwa atmosfera egzoplanety
HR8799e to egzoplaneta zauważona w 2010 roku przez Obserwatorium Kecka, a później także przez teleskop VLT. Jest to gorący super-Jowisz – duża planeta, kilkukrotnie bardziej masywna od Jowisza, mająca temperaturę około 1000 stopni Celsjusza. HR8799e krąży w odległości około 12 AU od swojej gwiazdy. W układzie tym odkryto też trzy inne podobne planety. Wszystkie cztery są bardzo młode – mają zaledwie 30 mln lat – stanowią więc świetny obiekt do badań wczesnej fazy formacji układów planetarnych.
Układ planet gwiazdy HR8799. Źródło: ESO.
Dzięki technice interferometrii optycznej udało się uzyskać spektrum dziesięć razy dokładniejsze niż w poprzednich obserwacjach. Pomiary wykazały, że atmosfera egzoplanety zawiera znacznie więcej tlenku węgla niż metanu. Przy warunkach fizycznych, jakie tam panują, można to uzasadnić silnymi pionowymi prądami powietrza, które uniemożliwiają reakcję tlenku węgla z wodorem i utworzenie większej ilości metanu. Obserwacje optyczne odkryły też wysoką zawartość pyłów żelaznych i krzemianowych w chmurach egzoplanety.
Wyniki badań zostały opublikowane 27 marca 2019 roku w czasopiśmie „Astronomy and Astrophysics”.
Więcej informacji:
Źródło: ESO
Opracowanie: Rafał Grabiański
Na zdjęciu tytułowym: Wizja artystyczna egzoplanety HR8799e. Źródło: ESO/L. Calçada.
