Een team van astronomen onder leiding van Elyar Sedaghati, een ESO-fellow en recent afgestudeerd aan de TU Berlijn, heeft de atmosfeer van de exoplaneet [WASP-19b] gedetailleerder onderzocht dan ooit tevoren. Deze opmerkelijke planeet heeft ongeveer dezelfde massa als Jupiter, maar staat zo dicht bij zijn moederster dat hij in slechts 19 uur een baan om de aarde voltooit en dat zijn atmosfeer naar schatting een temperatuur heeft van ongeveer 2000 graden Celsius.

Terwijl WASP-19b voor zijn moederster langs gaat, een deel van het sterlicht gaat door de atmosfeer van de planeet en laat subtiele vingerafdrukken achter in het licht dat uiteindelijk de aarde bereikt. Door het FORS2-instrument op de Very Large Telescope te gebruiken, kon het team dit licht zorgvuldig analyseren en concluderen dat de atmosfeer kleine hoeveelheden titaniumoxide bevatte, water en sporen van natrium, naast een sterk verstrooiende globale waas.

"Het detecteren van dergelijke moleculen is, echter, geen eenvoudige prestatie, " legt Elyar Sedaghati uit, die 2 jaar als ESO-student aan dit project heeft gewerkt. "We hebben niet alleen data van uitzonderlijke kwaliteit nodig, maar we moeten ook een geavanceerde analyse uitvoeren. We gebruikten een algoritme dat vele miljoenen spectra verkent die een breed scala aan chemische samenstellingen omvatten, temperaturen, en wolk- of waaseigenschappen om onze conclusies te trekken."

Titaanoxide wordt zelden gezien op aarde. Het is bekend dat het voorkomt in de atmosfeer van koele sterren. In de atmosferen van hete planeten zoals WASP-19b, het werkt als een warmteabsorbeerder. Indien aanwezig in voldoende grote hoeveelheden, deze moleculen voorkomen dat warmte de atmosfeer binnenkomt of ontsnapt, wat leidt tot een thermische inversie - de temperatuur is hoger in de bovenste atmosfeer en lager verderop, het tegenovergestelde van de normale situatie. Ozon speelt een vergelijkbare rol in de atmosfeer van de aarde, waar het inversie in de stratosfeer veroorzaakt.

"De aanwezigheid van titaniumoxide in de atmosfeer van WASP-19b kan aanzienlijke effecten hebben op de atmosferische temperatuurstructuur en circulatie." legt Ryan MacDonald uit, een ander teamlid en een astronoom aan de universiteit van Cambridge, Verenigd Koninkrijk. "Het is veelbelovend en erg spannend om exoplaneten op dit detailniveau te kunnen onderzoeken." voegt Nikku Madhusudhan van de Universiteit van Cambridge toe, die toezicht hield op de theoretische interpretatie van de waarnemingen.

De astronomen verzamelden waarnemingen van WASP-19b over een periode van meer dan een jaar. Door de relatieve variaties in de straal van de planeet te meten bij verschillende golflengten van licht die door de atmosfeer van de exoplaneet gingen en de waarnemingen te vergelijken met atmosferische modellen, ze kunnen verschillende eigenschappen extrapoleren, zoals de chemische inhoud, van de atmosfeer van de exoplaneet.

Deze nieuwe informatie over de aanwezigheid van metaaloxiden zoals titaniumoxide en andere stoffen zal een veel betere modellering van exoplaneetatmosferen mogelijk maken. Kijkend naar de toekomst, zodra astronomen in staat zijn om atmosferen van mogelijk bewoonbare planeten waar te nemen, de verbeterde modellen zullen hen een veel beter idee geven van hoe ze die waarnemingen moeten interpreteren.

"Deze belangrijke ontdekking is het resultaat van een renovatie van het FORS2-instrument dat precies voor dit doel is gedaan, " voegt teamlid Henri Boffin toe, van ESO, die het renovatieproject leidde. "Vanaf dat moment, FORS2 is het beste instrument geworden om dit soort onderzoek vanaf de grond uit te voeren."

Dit onderzoek werd gepresenteerd in het artikel getiteld "Detection of titanium oxide in theatmosfeer van een hete Jupiter" door Elyar Sedaghati et. al. verschijnen in Natuur .