Det är omöjligt att få direkta bilder av exoplaneter eftersom de är maskerade av deras stjärnors höga ljusstyrka. Dock, astronomer ledda av UNIGE föreslår att man ska detektera molekyler som finns i exoplanetens atmosfär för att göra den synlig, förutsatt att samma molekyler är frånvarande från dess stjärna. Forskarna har utvecklat en enhet som är känslig för de utvalda molekylerna, gör stjärnan osynlig och låter astronomer observera planeten. Resultaten visas i journalen Astronomi &Astrofysik .

Tills nu, endast ett fåtal planeter belägna mycket långt från sina värdstjärnor kunde urskiljas på en bild, i synnerhet tack vare SPHERE-instrumentet installerat på Very Large Telescope (VLT) i Chile, och liknande instrument på annat håll. Jens Hoeijmakers, forskare vid Astronomy Department of the Observatory of the Science of Science of the UNIGE och medlem av NCCR PlanetS, undrade om det skulle vara möjligt att spåra planeternas molekylära sammansättning. "Genom att fokusera på molekyler som endast finns på den studerade exoplaneten som saknas från dess värdstjärna, vår teknik skulle effektivt "radera" stjärnan, lämnar bara exoplaneten, " han förklarar.

För att testa denna nya teknik, Hoeijmakers och ett internationellt team av astronomer använde arkivbilder tagna med SINFONI-instrumentet av stjärnan beta pictoris, som är känd för att vara kretsad av en jätteplanet, beta pictoris b. Varje pixel i dessa bilder innehåller ljusspektrumet som tas emot av den pixeln. Astronomerna jämförde sedan spektrumet i pixeln med ett spektrum som motsvarar en given molekyl, till exempel vattenånga, för att se om det finns ett samband. Om det finns ett samband, det betyder att molekylen finns i planetens atmosfär.

Genom att tillämpa denna teknik på beta pictoris b, planeten blev perfekt synlig när man letade efter vatten (H2O) eller kolmonoxid (CO). Dock, när man letar efter metan (CH4) och ammoniak (NH3), planeten förblir osynlig, vilket tyder på frånvaron av dessa molekyler i atmosfären av beta pictoris b.

Värdstjärnan beta pictoris förblir osynlig i alla fyra situationer. Stjärnan är extremt het, och vid denna höga temperatur, dessa fyra molekyler förstörs. "Det är därför den här tekniken tillåter oss inte bara att upptäcka element på planetens yta, men också att känna av temperaturen som råder där, " förklarar astronomen. Det faktum att forskare inte kan hitta beta pictoris b med hjälp av spektra av metan och ammoniak överensstämmer därför med en temperatur som uppskattas till 1700 grader för planeten, vilket är för högt för att dessa molekyler ska existera.

"Denna teknik är bara i sin linda, " säger Hoeijmakers. "Det borde förändra hur planeter och deras atmosfärer karakteriseras. Vi är mycket spända på att se vad det kommer att ge på framtida spektrografer som ERIS på Very Large Telescope i Chile eller HARMONI på Extremely Large Telescope som kommer att invigas 2025, även i Chile, " han säger.