Das Toolkit für Exoplanetenjäger wurde um eine weitere Technik erweitert, für die keine großen bodengestützten Teleskope oder weltraumgestützten Observatorien erforderlich sind. Diese neue bodengestützte Technik wird die Untersuchung der Atmosphäre von Planeten außerhalb unseres Sonnensystems ermöglichen und unsere Suche nach erdähnlichen Planeten mit lebensbezogenen Molekülen beschleunigen.
Am 11. August 2007 wandelten Mark Swain von JPL und sein Team die NASA-Infrarot-Teleskopanlage - ein 3-Meter-Teleskop auf dem Gipfel von Mauna Kea, Hawaii - an den heißen Jupiter-großen Planeten HD 189733b im Sternbild Vulpecula . Alle 2,2 Tage umkreist der Planet einen K-Typ-Hauptreihenstern, der etwas kühler und kleiner als unsere Sonne ist. HD189733b hatte bereits bahnbrechende Fortschritte in der Exoplanetenforschung erzielt, einschließlich der Detektion von Wasserdampf, Methan und Kohlendioxid mithilfe von Weltraumteleskopen.
Mithilfe einer neuartigen Kalibrierungsmethode zur Beseitigung systematischer Beobachtungsfehler, die durch die Instabilität der Erdatmosphäre verursacht wurden, erhielten sie eine Messung, die Details der atmosphärischen Zusammensetzung und Bedingungen des HD189733b enthüllte, eine beispiellose Leistung eines erdgebundenen Observatoriums.
Sie entdeckten Kohlendioxid und Methan in der Atmosphäre des Exo-Planeten HD 189733b mit dem SpeX-Spektrographen, der Licht in seine Komponenten aufteilt, um die charakteristischen spektralen Signaturen verschiedener Chemikalien aufzudecken. Ihre Hauptarbeit war die Entwicklung der neuartigen Kalibrierungsmethode zur Beseitigung systematischer Beobachtungsfehler, die durch die Variabilität der Erdatmosphäre und Instabilität aufgrund der Bewegung des Teleskopsystems bei der Verfolgung seines Ziels verursacht werden.
Die Forscher brauchten mehr als zwei Jahre, um ihre Methode so zu entwickeln, dass sie mit dem 3-Meter-Teleskop auf spektroskopische Beobachtungen angewendet werden kann, um bestimmte Moleküle wie Methan und Kohlendioxid identifizieren zu können.
"Als Folge dieser Arbeit haben wir jetzt die aufregende Aussicht, dass andere geeignet ausgestattete, aber relativ kleine bodengestützte Teleskope in der Lage sein sollten, Exoplaneten zu charakterisieren", sagte John Rayner, der Support-Wissenschaftler der NASA Infrared Telescope Facility, der den SpeX-Spektrographen gebaut hat. "An manchen Tagen können wir mit dem Teleskop nicht einmal die Sonne sehen, und an anderen Tagen können wir jetzt ein Spektrum eines Exoplaneten erhalten, der 63 Lichtjahre entfernt ist, ist erstaunlich."
Während ihrer Beobachtungen fand das Team eine unerwartete helle Infrarotemission von Methan, die auf der Tagesseite von HD198733b auffällt. Dies könnte auf eine Aktivität in der Atmosphäre des Planeten hinweisen, die mit dem Effekt der ultravioletten Strahlung des Muttersterns des Planeten auf die obere Atmosphäre des Planeten zusammenhängen könnte. Eine genauere Untersuchung ist jedoch erforderlich.
"Ein unmittelbares Ziel für die Verwendung dieser Technik ist die umfassendere Charakterisierung der Atmosphäre dieses und anderer Exoplaneten, einschließlich des Nachweises organischer und möglicherweise präbiotischer Moleküle", wie sie der Entwicklung des Lebens auf der Erde vorausgingen, sagte Swain. "Wir sind bereit, diese Aufgabe zu übernehmen." Einige frühe Ziele werden die Supererden sein. Die neue Technik wird in Synergie mit Beobachtungen von Hubble, Spitzer von der NASA und dem zukünftigen James Webb-Weltraumteleskop eingesetzt und "wird uns eine absolut brillante Möglichkeit bieten, Supererden zu charakterisieren", sagte Swain.
Über ihre Arbeit wird heute in der Ausgabe vom 3. Februar 2010 von berichtet Natur.
Auf dieser Seite des Max-Planck-Instituts für Astronomie finden Sie häufig gestellte Fragen zur Verwendung des Spektrums zur Untersuchung von Exoplaneten.
Quellen: Max-Planck-Institut für Astronomie, STFC
