Det vrimler med exoplaneter af forskellige slags omkring de andre stjerner. Så meget er vi sikre på. Næste trin bliver at studere atmosfæren omkring de mange fremmede planeter, med endemålet: at finde liv. Til det behøver vi ikke nødvendigvis kæmpeteleskoper. To små teleskopanlæg har netop vist den store styrke, som ligger i samarbejde. Det er kamerasystemet MASCARA og det danske 1-meter teleskop SONG på Tenerife, som på bedste vis har suppleret hinanden ved opdagelsen af to nye store planeter; to 'hot jupiters'.

I to artikler, hvor en del af medforfatterne er tilknyttet Stellar Astrophysics Centre på Aarhus Universitet, beskrives opdagelsen af to nye hot jupiters i kredsløb om de to stjerner med katalogbetegnelserne MASCARA 1 og MASCARA 2.

Mascara-kameraerne kan registrere ganske små ændringer i en klar stjernes lysstyrke. Hvis ændringerne optræder regelmæssigt, kan de være tegn på, at der omkring stjernerne kredser store tunge planeter, men der er også andre muligheder for tolkninger af målingerne. Med en spektrograf af høj kvalitet, som er monteret på Hertzprung SONG teleskopet kan man mindske mulighederne for en fejlfortolkning, og arbejdsgruppen af astronomer er nu så sikre på resultaterne, at de har offentliggjort resultatet i to artikler på astronomernes fælles arkivsystem arXiv.

 Studiet af exoplanetatmosfærer

De to nyopdagede og nu bekræftede planeter MASCARA-1b og MASCARA-2b er idelle, hvis man vil gå videre og prøve på at analysere sammensætningen af gasarterne i deres atmosfærer. Exoplaneternes værtsstjerner er meget stabile, og det gør det lettere at analysere planetatmosfærerne.

Forsøget er allerede gjort for MASCARA-1b, og den anden planet vil være ideel at observere med det kommende James Webb Rumteleskop, når det er opsendt i 2018. Observationen af atmosfærerne på de to exoplaneter er mest et forsøg på at vise, at teknikken er den rigtige. Man skal dog ikke forvente at finde liv her, for overfladetemperaturerne på planeterne er omkring 2570 grader.

 Øjne med MASCARA

MASCARA under opstilling på La Silla. Det syner ikke meget i landskabet. billede: ESO

MASCARA anlægget er ikke det, man almindeligvis forbinder med et astronomisk teleskop. Faktisk er det en gruppe på fem fotografiapparater med vidvinkellinser, som er koblet sammen. Udstyret er ganske som enhver kan købe det hold fotohandleren, men der førger noget specielt software med i dette tilfælde. Tilsammen dækker linserne næsten hele himmelhalvkuglen, og systemet optager så et himmelfotografi med få minutters mellemrum natten igennem, og nat efter nat. Det første MASCARA-anlæg er opstillet på Roque de los Muchachos Observatoriet på øen La Palma i den canariske øgruppe, og det næste anlæg er under afprøvning nu på ESOs La Silla Observatorium i Chile. Der er planlagt tre MASCARA-anlæg mere, så hele himlen kan overvåges døgnet rundt. Kameraerne måler de små dyk i stjernelyset, som forekommer, når en planet passerer ind foran stjernen og dækker for noget af dens lys.

 SONG synger med

Et teleskop med en spejldiameter på 1 meter er ikke noget særligt i astronomiens verden. Det, som gør SONG-teleskopet til noget særligt er, at det er anbragt på et de bedste observationssteder på Jordkloden, og så er det et fuldt automatiseret robotteleskop, udstyret med en spektrograf med en høj opløsning. Med spektrografen kan stjernelyset skilles ad så fint, at astronomerne kan se, når en stjerne vrikker frem og tilbage i forhold til os på Jorden. Hvis denne vrikken, eller ændring i radialhastighed foregår regelmæssigt, er det tegn på, at en eller flere planeter kredser om stjernen.

Atmosfæren omkring en exoplanet kan studeres ved at trække to spektrer for stjernelyset fra hinanden. Det ene spektrum indeholder udelukkende stjernens lys, mens det andet tillige indeholder lys, som har passeret ind igennem exoplanetens atmosfære, og er blevet påvirket af molekylerne i den.

Kombinationen af målinger fra MASCARA og SONG supplerer hinanden, så astronomerne kan bekræfte eksistensen af planeterne, og lære en masse mere om de nyopdagede exoplaneter, end blot med det ene instrumentsystem.

PhD studerende Anders B. Justesen fra Stellar Astrophysics Centre på Aarhus Universitet er andenforfatter på artiklen om MASCARA-2b. Han uddyber opdagelsen: "Vores observationer med spektrografen på SONG har ikke blot bekræftet, at der faktisk er en tung planet i kredsløb omkring stjernen - vi var i maj og juni 2017 i stand til nøjagtigt at fastslå hvilken klasse stjernen hører til, og diameteren for både stjernen og planeten. Desuden har vi bestemt en øvre grænse for, hvor meget planeten vejer. SONG giver en fantastisk mulighed for at vi som unge forskere kan være med helt i frontlinien, når det drejer sig om jagten på exoplaneter."

 To nye 'Hot Jupiters'

MASCARA-1b er halvanden gange større end Jupiter, og den vejer knapt 4 gange mere. Den kredser i en meget skrå bane omkring sin stjerne med en kort omløbstid på godt 2 døgn.

MASCARA-2b har en flad bane med en omløbstid på knapt 3,5 døgn, og den er noget større; med en diameter på 2,2 gange Jupiters og en masse, som er op til 15 gange større end kæmpeplaneten i vores Solsystem. Et andet forskerhold har opdaget den samme exoplanet med andet udstyr, og har navngivet den Kelt 20b.

Mere information

Anders B. Justesen, og Mads Fredslund Andersen, som er teknisk ansvarlig for SONG-teleskopet, og som er medforfatter på begge artikler, kan kontaktes henholdsvis på justesen@phys.au.dk og madsfa@phys.au.dk for yderligere baggrundsinformationer.

Links til de to artikler på arXive:

MASCARA-1 b: A hot Jupiter transiting a bright V=8.3 A-star in a misaligned orbit

MASCARA-2 b: A hot Jupiter transiting a V=7.6 A-star