Ny metod i sökandet efter atmosfär på exoplaneter

 

Bild https://pxhere.com/en/photo/741447 på okänd exoplanet.

En studie utförd av doktorand Qiao Xue vid University of Chicago tillsammans med professor Jacob Beans grupp på samma universitet har visat ett nytt sätt att avgöra om avlägsna exoplaneter har  atmosfär. Den nya tekniken har potential att hjälpa oss att lära mer om mönster i atmosfärer.

Atmosfärer sprider värme runt en planets yta men sänker temperaturen på den varmaste sidan av planeten (som är direkt vänd mot sin sol och tvärtom). Forskarnas hypotes i studien var att om en exoplanets faktiska temperatur inte är så hög som den teoretiskt sett skulle kunna vara kan vi anta att dess atmosfär förhindrar detta.

Problemet var dock tills nu att vi har saknat instrument som är tillräckligt känsliga för att ge tillräckligt exakta avläsningar för dessa temperaturer. James Webb Space Telescope har ändrat på det och erbjuder en ökad kapacitet att se i infrarött vilket gör det möjligt för forskare att registrera planeternas temperaturer genom att mäta intensiteten på den energi de avger.

När exoplaneter passerar framför sin sol skymmer de en del av stjärnans ljus vilket leder till en liten minskning av stjärnans uppmätta ljusstyrka. När planeten befinner sig nästan bakom stjärnan i förhållande till våra visningsenheter kan vi fånga systemets maximala ljusstyrka – det vill säga den oskymda stjärnan i kombination med det jämförelsevis minimala ljuset som sänds ut från planeten.

 När planeten passerar bakom stjärnan i förhållande till vår vy kan vi registrera ljuset som stjärnan sänder ut på egen hand. Genom att subtrahera detta mått på ljus från mätningen av ljuset från stjärnan i kombination med ljuset från planeten kan ljusstyrkan och därmed temperaturen på planeten härledas.

På detta sätt drog Xue slutsatsen att den första planet som hon tillämpade den nya metoden på exoplaneten GJ1132 b (vilken finns 39 ljusår från oss) inte har någon atmosfär – den uppmätta temperaturen på planeten är för nära den beräknade maximala temperaturen för att antyda någon temperaturreglerande komponent på planeten. – Den är därför inte en lämplig kandidat för liv, beskriver hon. 

Den nya metoden är inte det enda sättet att avgöra om en exoplanet har en atmosfär eller inte, men den är ett enklare och mer tillförlitligt sätt att söka efter avlägsna planeter med atmosfärer. Xue beskriver att den är mindre mottaglig för falska negativa och positiva resultat än den tidigare tekniken. "Den tidigare tekniken mäter ljus som filtreras genom planetens atmosfär och är mer utmanande eftersom den kan förväxlas med aktivitet på stjärnan och närvaron av moln", beskriver Bean.

Om forskarna kan förstå vad som ger upphov till atmosfärer på planeter blir det lättare att utesluta obeboeliga planeter i jakten på exoplaneter som upprätthåller liv.

"Den här studien var spännande eftersom jag äntligen fick chansen att arbeta med stenplaneter, som är drömobjektet för varje exoplanetforskare eftersom de har så stor potential för liv", beskriver Xue. "Nu är jag så spänd på att se vad som kommer härnäst."

Studieförfattare utöver Xue vid UChicago var Jacob Bean, Michael Zhang och Edwin Kite, samt medförfattare från Harvard och Smithsonian Center for Astrophysics, Cornell University, University of Arizona och Peking University i Kina.

Att utarbeta en säker spårning efter atmosfärers sammansättning på exoplaneter skulle vara en säker metod att lättare utelämna eller bekräfta en exoplanets möjlighet att hysa liv. Den metoden finns ännu inte. Metoden ovan är en ny metod som måste användas tillsammans med övriga men en enkel och säker egen metod finns ännu inte.