Ensimmäinen eksoplaneetan säteilyn suora spektrimittaus

Euroopan eteläisen observatorion ESOn suurella kaukoputkella eli VLT:llä on onnistuttu mittaamaan eksoplaneetan valon spektri suoraan maan pinnalta ensimmäisen kerran. Tällaisesta spektristä voidaan periaatteessa määrittää mitä alkuaineita ja yhdisteitä säteilyä lähettävässä kohteessa on. Siitä voi päätellä esimerkiksi elämän edellytyksiä aurinkokunnan ulkopuolella. Nyt raportoitu mittaus osoittaa että menetelmä toimii; yhtään yhdistettä siitä ei vielä ole pystytty erottamaan.

Aurinkokuntamme ulkopuolisia eksoplaneettoja on 15 vuodessa löydetty yli 400. Aluksi löydettiin vain massiivisia, Jupiteria paljon suurempia planeettoja keskustähtiään kiertämässä, mutta havaintomenetelmien parantuessa on opittu erottamaan yhä pienempiä. Aivan maapallon kokoisiin ei ole vielä päästy mutta kivisiin maankaltaisiin ja vain muutaman kerran maapallon kokoisia on jo havaittu.

Planeettojen säteilyn spektrin erottaminen on teknisesti hankalaa, koska useimpia planeettoja pystytään havaitsemaan vain vasten huomattavasti kirkkaammin säteilevää keskustähteään. Muutama harva planeetta sijaitsee maahan nähden sellaisessa kulmassa, että niiden valoa voidaan mitata epäsuorasti eräänlaisen tähdenpimennyksen aikana.

ESOssa mitattu kohde on 130 valovuoden päässä aurinkokunnastamme sijaitseva nuori tähti HR8799 planeettoineen. Tätä on verrattu aurinkokuntamme suurennettuun malliin. Keskustähti HR8799 on hyvin nuori, massaltaan noin puolitoista kertaa auringon kokoinen ja sitä kiertää kolme jättiläisplaneettaa: Ne ovat massoiltaan 7-10 kertaa Jupiterin kokoisia ja kiertävät tähteä 20-70 AU:n (AU = maapallon ja auringon keskietäisyys) päässä. Lisäksi HR8799:n ympärillä on kaksi pienempien kiertolaisten muodostamaa vyöhykettä, jotka vastaavat ikään kuin oman aurinkokuntamme asteroidivyöhykettä ja Kuiperin vyöhykettä.

Mittauskohteena oli eksoplaneetoista keskimmäinen HR8799c, joka on noin kymmenen Jupiterin kokoinen ja kiertää keskustähteä 38 AU:n etäisyydellä. Sen pintalämpötilan arvioidaan olevan 800 celsiusastetta. Sitä mitattiin viiden tunnin ajan ja spektristä pystyttiin erottamaan planeetan säteily. Tutkijat vertaavat suoritusta kynttilän valon mittaamiseen kahden kilometrin päästä siten että kynttilän vieressä on 300 watin sähkölamppu. Mittaukset tehtiin infrapuna-alueella 4 mikrometrin aallonpituuden tienoilla.

Mitattua spektriä verrattiin teoreettisesti laskettuun. Mittaustulos poikkeaa jonkun verran teoreettisesti ennustetusta, erityisesti 4 mikrometrin yläpuolella. Saman HR8799c-planeetan havaintoja jatketaan ja tutkijat uskovat pystyvänsä mittaamaan myös kahden muun planeetan spektrit käytössä olevalla NACO-laitteella. Vuonna 2011 ESOn VLT-teleskoopille on tulossa uusi laite, jolla pitäisi päästä vielä tarkempiin tuloksiin.

(YLE tiede, ESO, Astrophysical Journal )