การตามล่าดาวเคราะห์นอกระบบทำให้เกิดกรณีศึกษาที่น่าสนใจมากมาย ตัวอย่างเช่นการสำรวจได้เปิดตัว“ จูปิเตอร์ร้อนแรง” จำนวนมากซึ่งเป็นก๊าซยักษ์ที่มีขนาดใกล้เคียงกับจูปิเตอร์ แต่โคจรรอบดวงอาทิตย์ใกล้มาก ดาวเคราะห์นอกระบบประเภทนี้เป็นแหล่งที่น่าสนใจสำหรับนักดาราศาสตร์ส่วนใหญ่เป็นเพราะการดำรงอยู่ของพวกเขาท้าทายการคิดแบบดั้งเดิมเกี่ยวกับสถานที่ซึ่งดาวก๊าซยักษ์สามารถดำรงอยู่ในระบบดาว
ดังนั้นทำไมทีมต่างประเทศนำโดยนักวิจัยจากหอดูดาวยุโรปใต้ (ESO) ใช้กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่มาก (VLT) เพื่อดู WASP-19b ที่ดีขึ้นจูปิเตอร์ตั้งอยู่ 815 ปีแสงจากโลก ในการสังเกตเหล่านี้พวกเขาสังเกตเห็นว่าชั้นบรรยากาศของโลกมีร่องรอยของไทเทเนียมออกไซด์ทำให้เป็นครั้งแรกที่สารประกอบนี้ถูกตรวจพบในบรรยากาศของก๊าซยักษ์
การศึกษาที่อธิบายการค้นพบของพวกเขาในหัวข้อ“ การตรวจจับของไทเทเนียมออกไซด์ในบรรยากาศของดาวพฤหัสบดีร้อน” เพิ่งปรากฏในวารสารวิทยาศาสตร์ ธรรมชาติ.นำโดย Elyar Sedaghati - บัณฑิตล่าสุดจาก Technical University of Berlin และเพื่อนที่หอดูดาวยุโรปใต้ - ทีมใช้ข้อมูลที่เก็บรวบรวมโดยอาร์เรย์ VLT ในช่วงเวลาหนึ่งปีเพื่อศึกษา WASP-19b
เช่นเดียวกับดาวพฤหัสร้อนทุกดวง WASP-19b มีมวลใกล้เคียงกับดาวพฤหัสและวงโคจรที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มาก อันที่จริงระยะเวลาการโคจรของมันสั้นมาก - เพียง 19 ชั่วโมง - อุณหภูมิในชั้นบรรยากาศนั้นสูงถึง 2273 K (2000 ° C; 3632 ° F) นั่นร้อนกว่าดาวศุกร์ถึงสี่เท่าซึ่งอุณหภูมิร้อนพอที่จะละลายตะกั่ว! ในความเป็นจริงอุณหภูมิบน WASP-19b นั้นร้อนพอที่จะละลายแร่ซิลิเกตและทองคำขาวได้!
การศึกษาอาศัยเครื่องมือ FOcal Reducer / การกระจายตัวต่ำ Spectrograph 2 (FORS2) บน VLT ซึ่งเป็นเครื่องมือทางแสงแบบมัลติโหมดที่สามารถทำการถ่ายภาพ, สเปกโทรสโกปีและการศึกษาแสงโพลาไรซ์ ด้วยการใช้ FORS2 ทีมสำรวจดาวเคราะห์เมื่อผ่านหน้าดาวฤกษ์ (หรือที่รู้จักกันในนามการขนส่ง) ซึ่งเผยให้เห็นสเปกตรัมที่มีค่าจากชั้นบรรยากาศ
หลังจากวิเคราะห์แสงที่ลอดผ่านเมฆหมอกอย่างระมัดระวังทีมก็ต้องประหลาดใจที่พบว่ามีปริมาณไททาเนียมออกไซด์ (รวมถึงโซเดียมและน้ำ) ในฐานะที่เป็น Elyar Sedaghati ซึ่งใช้เวลา 2 ปีในฐานะนักเรียนกับ ESO เพื่อทำงานในโครงการนี้กล่าวถึงการค้นพบในการแถลงข่าว ES:
“อย่างไรก็ตามการตรวจจับโมเลกุลดังกล่าวนั้นไม่สามารถทำได้ง่าย ไม่เพียง แต่เราต้องการข้อมูลที่มีคุณภาพยอดเยี่ยมเท่านั้น แต่เรายังต้องทำการวิเคราะห์ที่ซับซ้อนด้วย เราใช้อัลกอริทึมที่สำรวจสเป็คตรัมหลายล้านชิ้นซึ่งประกอบไปด้วยองค์ประกอบทางเคมีอุณหภูมิและคลาวด์หรือหมอกควันที่หลากหลายเพื่อดึงข้อสรุปของเรา”
ไทเทเนียมออกไซด์เป็นสารประกอบที่หายากมากซึ่งมีอยู่ในชั้นบรรยากาศของดาวเย็น ในปริมาณเล็กน้อยมันทำหน้าที่เป็นตัวดูดซับความร้อนและดังนั้นจึงน่าจะเป็นส่วนหนึ่งที่รับผิดชอบในการ WASP-19b ประสบอุณหภูมิสูงเช่นนี้ ในปริมาณที่มากพอมันสามารถป้องกันความร้อนจากการเข้าหรือหนีออกจากชั้นบรรยากาศทำให้เกิดสิ่งที่เรียกว่าการผกผันความร้อน
นี่คือปรากฏการณ์ที่อุณหภูมิสูงขึ้นในชั้นบรรยากาศบนและล่างลงไปอีก บนโลกโอโซนมีบทบาทคล้ายกันทำให้เกิดการผกผันของอุณหภูมิในบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ แต่สำหรับยักษ์ก๊าซนี่คือสิ่งที่ตรงกันข้ามกับสิ่งที่มักจะเกิดขึ้น ในขณะที่ดาวพฤหัสบดีดาวเสาร์ดาวยูเรนัสและดาวเนปจูนมีอุณหภูมิที่เย็นกว่าในชั้นบรรยากาศของพวกเขาอุณหภูมิจะร้อนขึ้นใกล้กับแกนกลางมากขึ้นเนื่องจากแรงดันเพิ่มขึ้น
ทีมเชื่อว่าการมีอยู่ของสารนี้อาจมีผลอย่างมากต่ออุณหภูมิโครงสร้างและการไหลเวียนของบรรยากาศ ยิ่งไปกว่านั้นความจริงที่ว่าทีมสามารถตรวจจับสารประกอบนี้ (ตัวแรกสำหรับนักวิจัยดาวเคราะห์นอกระบบ) เป็นข้อบ่งชี้ว่าการศึกษาดาวเคราะห์นอกระบบนั้นบรรลุรายละเอียดในระดับใหม่ได้อย่างไร ทั้งหมดนี้มีแนวโน้มที่จะมีผลกระทบอย่างลึกซึ้งต่อการศึกษาในอนาคตของบรรยากาศดาวเคราะห์นอกระบบ
การศึกษาก็จะเป็นไปไม่ได้เช่นกันหากไม่ใช่เครื่องมือ FORS2 ซึ่งถูกเพิ่มเข้าในอาร์เรย์ VLT ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ในฐานะที่เป็น Henri Boffin นักวิทยาศาสตร์ด้านเครื่องดนตรีที่เป็นผู้นำในการปรับปรุงโครงการแสดงความคิดเห็น:
“การค้นพบที่สำคัญนี้เป็นผลลัพธ์ของการปรับปรุงเครื่องมือ FORS2 ที่ทำเพื่อจุดประสงค์นี้อย่างแท้จริง. ตั้งแต่นั้นมา FORS2 ได้กลายเป็นเครื่องมือที่ดีที่สุดในการทำการศึกษาประเภทนี้จากพื้นดิน”
มองไปข้างหน้าเป็นที่ชัดเจนว่าการตรวจจับออกไซด์ของโลหะและสารอื่นที่คล้ายคลึงกันในชั้นบรรยากาศดาวเคราะห์นอกระบบจะช่วยให้สามารถสร้างแบบจำลองชั้นบรรยากาศที่ดีกว่า ด้วยสิ่งเหล่านี้ในมือนักดาราศาสตร์จะสามารถทำการศึกษาอย่างละเอียดและแม่นยำมากขึ้นเกี่ยวกับบรรยากาศดาวเคราะห์นอกระบบซึ่งจะช่วยให้พวกเขาสามารถวัดได้อย่างมั่นใจมากขึ้นไม่ว่าจะมีคนอาศัยอยู่หรือไม่ก็ตาม
ดังนั้นในขณะที่โลกล่าสุดนี้ไม่มีโอกาสช่วยเหลือชีวิตคุณจะมีโชคที่ดีกว่าในการหาก้อนน้ำแข็งในทะเลทรายโกบี! - การค้นพบนี้สามารถช่วยชี้ทางไปสู่ดาวเคราะห์นอกระบบที่อาศัยอยู่ได้ในอนาคต เข้าใกล้การค้นพบโลกที่สามารถช่วยชีวิตหรืออาจจะเข้าใจยากว่า Earth 2.0!
