Ett team av astronomer ledda av Elyar Sedaghati, en ESO-stipendiat och nyutexaminerad från TU Berlin, har undersökt atmosfären på exoplaneten [WASP-19b] mer i detalj än någonsin tidigare. Denna märkliga planet har ungefär samma massa som Jupiter, men är så nära sin moderstjärna att den slutför en omloppsbana på bara 19 timmar och dess atmosfär beräknas ha en temperatur på cirka 2000 grader Celsius.

När WASP-19b passerar framför sin moderstjärna, en del av stjärnljuset passerar genom planetens atmosfär och lämnar subtila fingeravtryck i ljuset som så småningom når jorden. Genom att använda FORS2-instrumentet på Very Large Telescope kunde teamet noggrant analysera detta ljus och härleda att atmosfären innehöll små mängder titanoxid, vatten och spår av natrium, tillsammans med ett starkt spridande globalt dis.

"Att upptäcka sådana molekyler är, dock, ingen enkel bedrift, " förklarar Elyar Sedaghati, som tillbringade två år som ESO-student för att arbeta med detta projekt. "Vi behöver inte bara data av exceptionell kvalitet, men vi måste också göra en sofistikerad analys. Vi använde en algoritm som utforskar många miljoner spektra som spänner över ett brett spektrum av kemiska sammansättningar, temperaturer, och moln- eller disegenskaper för att dra våra slutsatser."

Titanoxid ses sällan på jorden. Det är känt att det finns i atmosfären av svala stjärnor. I atmosfären på heta planeter som WASP-19b, den fungerar som en värmeabsorbent. Om det finns i tillräckligt stora mängder, dessa molekyler förhindrar värme från att komma in i eller strömma ut genom atmosfären, leder till en termisk inversion - temperaturen är högre i den övre atmosfären och lägre längre ner, motsatsen till normalsituationen. Ozon spelar en liknande roll i jordens atmosfär, där det orsakar inversion i stratosfären.

"Närvaron av titanoxid i atmosfären av WASP-19b kan ha betydande effekter på atmosfärens temperaturstruktur och cirkulation." förklarar Ryan MacDonald, en annan teammedlem och en astronom vid Cambridge University, Storbritannien. "Att kunna undersöka exoplaneter på denna detaljnivå är lovande och väldigt spännande." tillägger Nikku Madhusudhan från Cambridge University som övervakade den teoretiska tolkningen av observationerna.

Astronomerna samlade in observationer av WASP-19b under en period på mer än ett år. Genom att mäta de relativa variationerna i planetens radie vid olika våglängder av ljus som passerade genom exoplanetens atmosfär och jämföra observationerna med atmosfäriska modeller, de kan extrapolera olika egenskaper, såsom kemikalieinnehållet, av exoplanetens atmosfär.

Denna nya information om förekomsten av metalloxider som titanoxid och andra ämnen kommer att möjliggöra mycket bättre modellering av exoplanetatmosfärer. Med blicken mot framtiden, när astronomer kan observera atmosfärer av möjligen beboeliga planeter, de förbättrade modellerna kommer att ge dem en mycket bättre uppfattning om hur de ska tolka dessa observationer.

"Denna viktiga upptäckt är resultatet av en renovering av FORS2-instrumentet som gjordes exakt för detta ändamål, " tillägger teammedlem Henri Boffin, från ESO, som ledde renoveringsprojektet. "Sedan dess, FORS2 har blivit det bästa instrumentet för att utföra den här typen av studier från marken."

Denna forskning presenterades i artikeln med titeln "Detektion av titanoxid i atmosfären av en varm Jupiter" av Elyar Sedaghati et. al. att dyka upp i Natur .