Az exoplanetek vadászata számos izgalmas esettanulmányt készített. Például a felmérések során sok „forró Jupiterre” került sor, olyan gáz óriásokra, amelyek méretük hasonló a Jupiterhez, de keringnek a napjuk közelében. Ez a különleges exoplanet-típus felkeltette a csillagászok érdeklődését, elsősorban azért, mert létezésük megkérdőjelezi a hagyományos gondolkodást arról, hogy hol lehetnek gázi óriások csillagrendszerben.
Ezért az Európai Déli Megfigyelő Intézet (ESO) kutatói által vezetett nemzetközi csapat a nagyon nagy távcsövet (VLT) használta, hogy jobb képet kapjon a WASP-19b-ről, egy forró Jupiterről, amely 815 fényévnyire van a Földtől. E megfigyelések során észrevették, hogy a bolygó légkörében titán-oxid nyomai vannak, így ez az első alkalom, hogy ezt a vegyületet detektálták egy gáz óriás légkörében.
A titán-oxid detektálása forró Jupiter atmoszférában című, a megállapításokat leíró tanulmány nemrégiben jelent meg a tudományos folyóiratban Természet.Elyar Sedaghati vezetésével - aki a közelmúltban diplomázott a berlini műszaki egyetemen és az Európai Déli Obszervatórium munkatársa - a csapat egy év alatt a VLT tömbjéből összegyűjtött adatokat felhasználta a WASP-19b tanulmányozására.
Mint minden forró Jupiter, a WASP-19b tömege ugyanolyan, mint a Jupiter, és nagyon közel áll a napjához. Keringési periódusa valójában annyira rövid - mindössze 19 óra -, hogy a légkörben a hőmérséklet becslések szerint akár 2273 K (2000 ° C; 3632 ° F) hőmérsékletet is elér. Ez több mint négyszer olyan meleg, mint a Vénusz, ahol a hőmérséklet elég meleg ahhoz, hogy az ólom megolvadjon! Valójában a WASP-19b hőmérséklete elég meleg ahhoz, hogy a szilikát ásványokat és a platinát megolvassza!
A tanulmány a FOcal Reducer / alacsony diszperziójú Spectrograph 2 (FORS2) műszerre támaszkodott a VLT-n, egy multi-mode optikai eszközön, amely képes képalkotó, spektroszkópiás és polarizált fény (polarimetria) tanulmányozására. A FORS2 segítségével a csillag előtt elhaladva (más néven tranzitként) megfigyelő bolygó megfigyelte a légköréből értékes spektrumokat.
A ködös felhőkön áthaladó fény gondos elemzése után a csapat meglepődött, hogy nyomnyi mennyiségű titán-oxidot (valamint nátriumot és vizet) talált. Mint Elyar Sedaghati, aki 2 évet töltött az ESO-nál hallgatóként, hogy ezen a projekten dolgozzon, az ES sajtóközleményében elmondta a felfedezésről:
“Az ilyen molekulák észlelése azonban nem egyszerű feladat. Nemcsak rendkívüli minőségű adatokra van szükségünk, hanem kifinomult elemzésre is szükségünk van. A következtetések levonásához algoritmust használtunk, amely sok millió spektrumot fedez fel a kémiai összetétel széles tartományára, a hőmérsékletekre, valamint a felhő vagy a köd tulajdonságaira.”
A titán-oxid egy nagyon ritka vegyület, amelyről ismert, hogy létezik a hűvös csillagok légkörében. Kis mennyiségben hőelnyelőként működik, ezért valószínűleg részben felelős a WASP-19b ilyen magas hőmérsékleteinek. Elég nagy mennyiségben megakadályozhatja a hő bejutását vagy eljutását a légkörbe, okozva az úgynevezett hő-inverziót.
Ez egy olyan jelenség, amikor a hőmérséklet magasabb a felső atmoszférában és alacsonyabb a továbbiakban. A Földön az ózon hasonló szerepet játszik, és a sztratoszféra hőmérséklete megfordul. De a gázipari óriások esetében ez az ellenkezője, mint általában. Míg a Jupiter, a Szaturnusz, az Uránusz és a Neptunusz felső légköre hidegebb hőmérsékleteket mutat, addig a hőmérséklet sokkal melegebb a közegnél, a nyomás növekedése miatt.
A csoport úgy véli, hogy ennek a vegyületnek a jelenléte jelentős hatással lehet a légkör hőmérsékletére, szerkezetére és keringésére. Sőt, az a tény, hogy a csapat képes volt felfedezni ezt a vegyületet (az első az exoplanet kutatók számára), azt jelzi, hogy az exoplanet tanulmányok miként érik el az új részletességi szintet. Mindez valószínűleg súlyos hatással lesz az exoplanet légkörének jövőbeli tanulmányaira.
A tanulmány szintén nem lett volna lehetséges, ha nem lett volna a FORS2 eszköz, amelyet az utóbbi években hozzáadtak a VLT tömbhöz. Amint Henri Boffin, a felújítási projektet vezető hangszerész tudósította:
“Ez a fontos felfedezés a FORS2 eszköz pontosan erre a célra történő felújításának az eredménye. Azóta a FORS2 lett a legjobb eszköz az ilyen típusú tanulmányok elvégzéséhez.”
Ami a jövőt illeti, egyértelmű, hogy a fém-oxidok és más hasonló anyagok kimutatása az exoplanet légkörében lehetővé teszi a jobb légköri modellek létrehozását is. Ezekkel a kezekben a csillagászok sokkal részletesebb és pontosabb vizsgálatokat végezhetnek az exoplanet légkörén, amelyek lehetővé teszik számukra, hogy nagyobb biztonsággal felmérjék, vajon egyikük lakható-e vagy sem.
Tehát, bár ezen a legújabb bolygón nincs esélye az élet támogatására - szerencséjebb lesz, ha jégkockákat talál a Góbi-sivatagban! - felfedezése segíthet a jövőben utat mutatni a lakható egzoplanetak felé. Lépés közelebb ahhoz, hogy megtaláljuk egy olyan világot, amely támogathatja az életet, vagy esetleg azt a megfoghatatlan Föld 2.0-t!
