Astronomer har hittat bevis för att den första exoplaneten som identifierades på väg genom sin stjärna kunde ha migrerat till en nära bana med sin stjärna från sin ursprungliga födelseplats längre bort.

Analys av planetens atmosfär av ett team inklusive forskare från University of Warwick har identifierat det kemiska fingeravtrycket av en planet som bildades mycket längre bort från sin sol än vad den för närvarande befinner sig. Det bekräftar tidigare tänkande att planeten har flyttat till sin nuvarande position efter att ha bildats, bara 7 miljoner km från dess sol eller motsvarande 1/20 av avståndet från jorden till vår sol.

Slutsatserna publiceras idag (7 april) i tidskriften Natur av ett internationellt team av astronomer. University of Warwick ledde modelleringen och tolkningen av resultaten som markerar första gången som så många som sex molekyler i atmosfären på en exoplanet har mätts för att bestämma dess sammansättning.

Det är också första gången som astronomer har använt dessa sex molekyler för att definitivt fastställa platsen där dessa heta, gigantiska planeter bildas tack vare sammansättningen av deras atmosfärer.

Med nya, fler kraftfulla teleskop kommer online snart, deras teknik kan också användas för att studera kemin hos exoplaneter som potentiellt kan vara värd för liv.

Denna senaste forskning använde Telescopio Nazionale Galileo i La Palma, Spanien, att förvärva högupplösta spektra av atmosfären på exoplaneten HD 209458b när den passerade framför sin värdstjärna vid fyra olika tillfällen. Ljuset från stjärnan förändras när det passerar genom planetens atmosfär och genom att analysera skillnaderna i det resulterande spektrumet kan astronomer fastställa vilka kemikalier som finns och deras överflöd.

För första gången, astronomer kunde detektera vätecyanid, metan, ammoniak, acetylen, kolmonoxid och låga mängder vattenånga i atmosfären av HD 209458b. Det oväntade överflödet av kolbaserade molekyler (vätecyanid, metan, acetylen och kolmonoxid) tyder på att det finns ungefär lika många kolatomer som syreatomer i atmosfären, dubbelt så mycket kol som förväntat. Detta tyder på att planeten företrädesvis har ansamlat gas rik på kol under bildningen, vilket bara är möjligt om den kretsade mycket längre ut från sin stjärna när den ursprungligen bildades, troligen på liknande avstånd till Jupiter eller Saturnus i vårt eget solsystem.

Dr. Siddharth Gandhi från University of Warwick Department of Physics sa:"Nyckelkemikalierna är kolbärande och kvävebärande arter. Om dessa arter är på den nivå som vi har upptäckt dem, detta är ett tecken på en atmosfär som är berikad på kol jämfört med syre. Vi har använt dessa sex kemiska arter för första gången för att begränsa var i sin protoplanetära skiva den ursprungligen skulle ha bildats.

"Det finns inget sätt att en planet skulle bildas med en atmosfär så rik på kol om den är inom kondensationslinjen av vattenånga. Vid den mycket heta temperaturen på denna planet (1, 500K), om atmosfären innehåller alla grundämnen i samma proportion som i moderstjärnan, syre bör vara två gånger mer rikligt än kol och mestadels bundet med väte för att bilda vatten eller till kol för att bilda kolmonoxid. Vårt mycket annorlunda fynd överensstämmer med den nuvarande uppfattningen att heta Jupiters som HD 209458b bildades långt borta från sin nuvarande plats."

Med hjälp av modeller för planetbildning, astronomerna jämförde HD 209458bs kemiska fingeravtryck med vad de skulle förvänta sig att se för en planet av den typen.

Ett solsystem börjar livet som en skiva av material som omger stjärnan som samlas för att bilda planeternas fasta kärnor, som sedan samlar gasformigt material för att bilda en atmosfär. Nära stjärnan där det är varmare, en stor andel syre finns kvar i atmosfären i vattenånga. Längre ut, när det blir svalare, att vatten kondenserar till is och låses in i en planets kärna, lämnar en atmosfär som tyngre består av kol- och kvävebaserade molekyler. Därför, planeter som kretsar nära solen förväntas ha atmosfärer rik på syre, snarare än kol.

HD 209458b var den första exoplaneten som identifierades med transitmetoden, genom att observera den när den passerade framför sin stjärna. Det har varit föremål för många studier, men det är första gången som sex enskilda molekyler har mätts i dess atmosfär för att skapa ett detaljerat "kemiskt fingeravtryck".

Dr Matteo Brogi från University of Warwick-teamet tillägger:"Genom att skala upp dessa observationer, vi kommer att kunna berätta vilka klasser av planeter vi har där ute när det gäller deras formationsläge och tidiga evolution. Det är verkligen viktigt att vi inte arbetar under antagandena att det bara finns ett par molekylarter som är viktiga för att bestämma spektra för dessa planeter, som ofta har gjorts tidigare. Att upptäcka så många molekyler som möjligt är användbart när vi går vidare till att testa denna teknik på planeter med förhållanden som är mottagliga för liv, eftersom vi kommer att behöva ha en fullständig portfölj av kemiska arter som vi kan upptäcka."

Paolo Giacobbe, forskare vid det italienska nationella institutet för astrofysik (INAF) och huvudförfattare till artikeln, sa:"Om denna upptäckt var en roman skulle den börja med 'I början fanns det bara vatten...' eftersom den stora majoriteten av slutsatsen om exoplanetatmosfärer från nära-infraröda observationer baserades på närvaron (eller frånvaron) av vattenånga, som dominerar denna del av spektrumet. Vi frågade oss själva:är det verkligen möjligt att alla andra arter som förväntas från teorin inte lämnar några mätbara spår? Upptäcker att det är möjligt att upptäcka dem, tack vare våra ansträngningar att förbättra analystekniker, öppnar nya horisonter att utforska."