Para ilmuwan mengukur atmosfer sebuah planet yang berjarak 340 tahun cahaya

Untuk pertama kalinya, tim ilmuwan internasional menggunakan teleskop observatorium Gemini berbasis darat di Chili untuk mengukur secara langsung jumlah air dan karbon monoksida di atmosfer sebuah planet di tata surya yang berjarak sekitar 340 tahun cahaya.

Tim ini dipimpin oleh Asisten Profesor Michael Line dari Sekolah Eksplorasi Bumi dan Luar Angkasa Arizona State University, dan hasilnya baru-baru ini diterbitkan dalam jurnal. alam.

Ada ribuan planet yang dikenal di luar tata surya kita (disebut exoplanet). Para ilmuwan menggunakan teleskop luar angkasa dan teleskop berbasis darat untuk mempelajari bagaimana exoplanet ini terbentuk dan bagaimana mereka berbeda dari planet-planet di tata surya kita.

Untuk penelitian ini, Line dan timnya berfokus pada planet “WASP-77Ab”, sejenis planet ekstrasurya yang dikenal sebagai “Jupiter panas” karena mirip dengan Jupiter di tata surya kita, tetapi dengan suhu lebih dari 2.000 derajat Fahrenheit .

Kemudian mereka fokus mengukur komposisi nya suasananya untuk menentukan elemen apa yang ada dibandingkan dengan bintang yang mengorbitnya.

“Karena ukuran dan suhunya, Jupiter panas adalah laboratorium yang sangat baik untuk mengukur gas atmosfer dan menguji teori kita tentang pembentukan planet,” kata Line.

Meskipun kita belum dapat mengirim wahana antariksa ke planet-planet di luar tata surya kita, para ilmuwan dapat mempelajari cahaya dari planet ekstrasurya dengan teleskop. Teleskop yang mereka gunakan untuk mengamati cahaya ini bisa berada di luar angkasa, seperti Teleskop Luar Angkasa Hubble, atau dari tanah, seperti teleskop Observatorium Gemini.

Line dan timnya sangat terlibat dalam mengukur komposisi atmosfer planet ekstrasurya dengan Hubble, tetapi menerimanya Pengukuran adalah sebuah tantangan. Tidak hanya ada persaingan sengit untuk waktu teleskop, instrumen Hubble hanya mengukur air (atau oksigen), dan tim harus mengumpulkan pengukuran karbon monoksida (atau karbon) juga.

Di sini tim beralih ke teleskop Gemini Selatan.

“Kami harus mencoba sesuatu yang berbeda untuk menjawab pertanyaan kami,” kata Line. “Dan analisis kami tentang kemampuan Gemini South telah menunjukkan bahwa kami bisa mendapatkan pengukuran atmosfer yang sangat presisi.”

Gemini South adalah teleskop berdiameter 8,1 meter yang terletak di gunung di Andes Chili yang disebut Cerro Pachón, di mana udara yang sangat kering dan tutupan awan yang dapat diabaikan menjadikannya lokasi teleskop utama. Ini dioperasikan oleh NOIRLab National Science Foundation (Laboratorium Penelitian Astronomi Optik-Inframerah Nasional).

Menggunakan teleskop Gemini South dan instrumen yang disebut Immersion GRating INfrared Spectrometer (IGRINS), tim mengamati cahaya termal planet ekstrasurya saat mengorbit bintang induknya. Dengan menggunakan instrumen ini, mereka mengumpulkan informasi tentang keberadaan dan jumlah relatif berbagai gas di atmosfernya.

Seperti satelit cuaca dan iklim, yang mengukur jumlah uap air dan karbon dioksida di atmosfer bumi, para ilmuwan dapat menggunakan spektrometer dan teleskop seperti IGRINS di Gemini South untuk mengukur jumlah berbagai gas di planet lain.

“Mencoba mencari tahu komposisi atmosfer planet seperti mencoba memecahkan kejahatan dengan sidik jari,” kata Line. “Sidik jari yang dioleskan tidak benar-benar mempersempitnya, tetapi sidik jari yang sangat bagus dan bersih memberikan identifikasi yang jelas dari pelakunya.”

Sementara Teleskop Luar Angkasa Hubble mungkin memberi tim satu atau dua sidik jari yang kabur, IGRINS di Gemini South memberi tim satu set lengkap sidik jari yang sangat jelas.

Dan dengan pengukuran air dan karbon monoksida yang jelas di atmosfer WASP-77Ab, tim kemudian dapat memperkirakan jumlah relatif oksigen dan karbon di atmosfer planet ekstrasurya.

“Jumlah ini sesuai dengan harapan kami dan kira-kira sama dengan bintang tuan rumah,” kata Line.

Dapatkan frekuensi gas ultra-presisi dalam planet ekstrasurya Atmosfer bukan hanya pencapaian teknis utama, terutama dengan yang berbasis darat Teleskop, itu juga dapat membantu para ilmuwan mencari kehidupan di planet lain.

“Pekerjaan ini adalah demonstrasi terobosan tentang bagaimana kami akan mengukur gas biosignature seperti oksigen dan metana di dunia yang berpotensi layak huni dalam waktu yang tidak terlalu lama,” kata Line.

Selanjutnya, Line dan tim berharap untuk mengulangi analisis ini untuk lebih banyak planet dan “sampel” pengukuran atmosfer di setidaknya 15 planet lain.

“Kami sekarang telah mencapai titik di mana kami bisa mendapatkan akurasi yang sebanding dalam kelimpahan gas dengan planet-planet ini di tata surya kita sendiri. Mengukur kelimpahan karbon dan oksigen (dan elemen lainnya) di atmosfer dari sampel eksoplanet yang lebih besar memberikan konteks yang sangat dibutuhkan untuk memahami asal-usul dan evolusi raksasa gas kita sendiri seperti Jupiter dan Saturnus,” kata Line.

Mereka juga bersemangat untuk melihat apa yang ditawarkan teleskop masa depan.

“Jika kita bisa melakukannya dengan teknologi saat ini, pikirkan apa yang bisa kita lakukan dengan teleskop yang muncul seperti Teleskop Magellan Raksasa,” kata Line. “Sangat mungkin bahwa pada akhir dekade ini kita akan dapat menggunakan metode yang sama untuk mengendus tanda-tanda kehidupan potensial, termasuk karbon dan oksigen, di planet berbatu seperti Bumi di luar tata surya kita sendiri.”