Lehdistötiedote

“Ei enää pelkkää tieteiskirjallisuutta”: Ensimmäiset 3D-havainnot eksoplaneetan ilmakehästä ovat paljastaneet ainutlaatuisen ilmaston

18. helmikuuta 2025, Turku

Tähtitieteilijät ovat ensimmäistä kertaa katsoneet aurinkokunnan ulkopuolisen planeetan ilmakehän läpi ja kartoittaneet sen 3D-rakennetta. Yhdistämällä Euroopan eteläisen observatorion VLT-teleskoopin (Very Large Telescope) kaikki neljä kaukoputkea tutkijat ovat havainneet voimakkaita tuulia, jotka kuljettavat mukanaan eri alkuaineita, kuten rautaa ja titaania. Tuulet muodostavat planeetan ilmakehään monimutkaisia sääilmiöitä. Löytö avaa mahdollisuuden näiden outojen maailmojen kemiallisen koostumuksen ja sään yksityiskohtaiseen tutkimiseen.

”Planeetan ilmakehän käyttäytyminen haastaa käsityksemme siitä, miten sää toimii - ei vain maapallolla vaan kaikilla planeetoilla. Tämä tuntuu olevan kuin scifiä”, sanoi Julia Victoria Seidel, Chilessä sijaitsevan Euroopan eteläisen observatorion (ESO) tutkija ja tänään Nature-lehdessä julkaistun tutkimuksen pääkirjoittaja.

Planeetta WASP-121b (tunnetaan myös nimellä Tylos) sijaitsee noin 900 valovuoden päässä Peräkeulan-tähdistössä. Se on erittäin kuuma Jupiter, kaasujättiläinen, joka kiertää tähteään niin lähellä, että sen vuosi kestää vain noin 30 Maan tuntia. Lisäksi planeetan toinen puoli on polttavan kuuma, koska se on aina tähteä kohti, kun taas toinen puoli on paljon viileämpi.

Tutkimusryhmä on nyt kurkistanut syvälle Tylosin ilmakehään paljastaen eri kerroksissa esiintyviä erillisiä tuulia muodostaen ilmakehän 3D-rakenteen kartan. Tämä on ensimmäinen kerta, kun tähtitieteilijät ovat pystyneet tutkimaan aurinkokuntamme ulkopuolisen planeetan ilmakehää näin perusteellisesti ja yksityiskohtaisesti.

”Se, mitä löysimme, oli yllättävää: suihkuvirta kierrättää ainetta planeetan päiväntasaajan ympärillä, kun taas erillinen virtaus ilmakehän alemmissa kerroksissa siirtää kaasua kuumalta puolelta viileämmälle puolelle. Tällaista ilmastoa ei ole koskaan aiemmin nähty millään planeetalla”, sanoi Seidel, joka on myös tutkijana Lagrangen laboratoriossa, joka on osa ranskalaista Observatoire de la Côte d'Azuria. Havaittu suihkuvirta peittää puolet planeetasta, ja sen kohdatessa Tyloksen kuuman puolen se kiihtyy ja sekoittaa rajusti ilmakehän yläosaa. ”Jopa Aurinkokunnan voimakkaimmat hurrikaanit vaikuttavat siihen verrattuna rauhallisilta”, hän lisäsi.

Eksoplaneetan ilmakehän kolmiulotteisen rakenteen selvittämiseksi tutkimusryhmä käytti ESO:n VLT:n ESPRESSO-instrumenttia, jonka avulla ESO:n neljän suuren yksikköteleskoopin valo yhdistettiin yhdeksi signaaliksi. Tämä VLT:n yhdistetty toimintamoodi kerää neljä kertaa enemmän valoa kuin yksittäinen teleskooppi, mikä paljastaa kohteesta himmeämpiä yksityiskohtia. Havaitsemalla planeettaa yhden kokonaisen tähden ylikulun ajan, ESPRESSO pystyi havaitsemaan merkkejä useista eri alkuaineista, ja siten tutkimaan ilmakehän eri kerroksia.

”Pystyimme VLT:n avulla tutkimaan eksoplaneetan ilmakehän kolmea eri kerrosta yhdellä kertaa”, sanoi yksi tutkimuksen tekijöistä Leonardo A. dos Santos, apulaistähtitieteilijä Space Telescope Science Institutessa Baltimoressa, Yhdysvalloissa. Tutkimusryhmä seurasi raudan, natriumin ja vedyn liikkeitä, minkä ansiosta he pystyivät tarkkailemaan planeetan ilmakehän syvissä, keskikerroksissa ja matalissa kerroksissa sijaitsevia tuulia. ”Tällaisia havaintoja on hyvin haastavaa tehdä avaruusteleskoopeilla, mikä korostaa eksoplaneettojen maanpäällisten havaintojen tärkeyttä”, hän lisäsi.

On mielenkiintoista, että havainnot paljastivat myös suihkuvirran alapuolella olevan titaanin olemassaolon, kuten Astronomy and Astrophysics -lehdessä julkaistussa oheistutkimuksessa korostetaan. Tämä oli toinen yllätys, sillä aiemmat havainnot planeetasta olivat osoittaneet, että tätä alkuainetta ei ole, joka johtuu mahdollisesti siitä, että se on piilossa syvällä ilmakehässä.

”On todella uskomatonta, että pysytymme tutkimaan useita yksityiskohtia, kuten planeetan kemiallista koostumusta ja säämalleja, näin kaukaa”, sanoi Bibiana Prinoth, Ruotsin Lundin yliopiston ja ESO:n tohtorikoulutettava, joka johti oheistutkimusta ja on yksi Nature-artikkelin kirjoittajista.

Pienempien, maankaltaisten planeettojen ilmakehän selvittämiseksi tarvitaan kuitenkin suurempia teleskooppeja. Niihin kuuluu muun muassa ESO:n ELT-teleskooppi (Extremely Large Telescope), joka on parhaillaan rakenteilla Chilen Atacaman autiomaassa. ”ELT tulee muuttamaan merkittävästi planeettojen ilmakehän tutkimista”, Prinoth sanoi. ”Tämän kokemuksen jälkeen minusta tuntuu, että olemme paljastamassa uskomattomia asioita, joista voimme nyt vain haaveilla.”

Lisätietoa

Tämä tutkimus on esitelty artikkelissa, joka on julkaistu Nature-lehdessä otsikolla “Vertical structure of an exoplanet’s atmospheric jet stream” (doi:10.1038/s41586-025-08664-1).

Tutkimuksessa mukana olleet tahot ovat: Julia V. Seidel (European Southern Observatory, Santiago, Chile [ESO Chile]; Laboratoire Lagrange, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Université Côte d’Azur, Nice, Ranska [Lagrange]), Bibiana Prinoth (ESO Chile ja Lund Observatory, Division of Astrophysics, Department of Physics, Lund University, Lund, Ruotsi [ULund]), Lorenzo Pino (INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Florence, Italia), Leonardo A. dos Santos (Space Telescope Science Institute, Baltimore, Yhdysvallat, Johns Hopkins University, Baltimore, Yhdysvallat), Hritam Chakraborty (Observatoire de Genève, Département d’Astronomie, Université de Genève, Versoix, Sveitsi [UNIGE]), Vivien Parmentier (Lagrange), Elyar Sedaghati (ESO Chile), Joost P. Wardenier (Département de Physique, Trottier Institute for Research on Exoplanets [IREx], Université de Montréal, Kanada), Casper Farret Jentink (UNIGE), Maria Rosa Zapatero Osorio (Centro de Astrobiología, CSIC-INTA, Madrid, Espanja), Romain Allart (IREx), David Ehrenreich (UNIGE), Monika Lendl (UNIGE), Giulia Roccetti (European Southern Observatory, Garching bei München, Saksa; Meteorologisches Institut, Ludwig-Maximilians-Universität München, Munich, Saksa), Yuri Damasceno (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade do Porto, Porto, Portugali [IA-CAUP], Departamento de Fisica e Astronomia, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto, Porto, Portugali [FCUP]; ESO Chile), Vincent Bourrier (UNIGE), Jorge Lillo-Box (Centro de Astrobiología (CAB); CSIC-INTA, Madrid, Espanja), H. Jens Hoeijmakers (ULund), Enric Pallé (Instituto de Astrofísica de Canarias, La Laguna, Tenerife, Espanja [IAC]; Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna, La Laguna, Tenerife, Espanja [IAC-ULL]), Nuno Santos (IA-CAUP and FCUP), Alejandro Suàrez Mascareño (IAC and IAC-ULL), Sergio G. Sousa (IA-CAUP), Hugo M. Tabernero (Departamento de Física de la Tierra y Astrofísica & IPARCOS-UCM (Instituto de Física de Partículas y del Cosmos de la UCM), Universidad Complutense de Madrid, Espanja), ja Francesco A. Pepe (UNIGE).

Titaanin olemassaolon paljastava tähän tutkimukseen liittyvät artikkeli on julkaistu Astronomy & Astrophysics -lehdessä nimellä “Titanium chemistry of WASP-121 b with ESPRESSO in 4-UT mode” (doi: 10.1051/0004-6361/202452405)

Tässä artikkelissa mukana ovat olleet: Bibiana Prinoth (European Southern Observatory, Santiago, Chile [ESO Chile] ja Lund Observatory, Division of Astrophysics, Department of Physics, Lund University, Lund, Ruotsi [ULund]), Julia V. Seidel (ESO Chile; Laboratoire Lagrange, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Université Côte d’Azur, Nice, Ranska [Lagrange]), H. Jens Hoeijmakers (ULund), Brett M. Morris (Space Telescope Science Institute, Baltimore, Yhdysvallat), Martina Baratella (ESO Chile), Nicholas W. Borsato (ULund, School of Mathematical and physical Sciences, Macquarie University, Sydney, Australia), Yuri Damasceno (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade do Porto, Porto, Portugali [IA-CAUP], Departamento de Fisica e Astronomia, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto, Porto, Portugali [FCUP]; ESO Chile), Vivien Parmentier (Lagrange), Daniel Kitzmann (University of Bern, Physics Institute, Division of Space Research & Planetary Sciences, Bern, Sveitsi), Elyar Sedaghati (ESO Chile), Lorenzo Pino (INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Florence, Italy), Francesco Borsa (INAF-Osservatorio Astronomico di Brera, Merate, Italia), Romain Allart (Département de Physique, Trottier Institute for Research on Exoplanets [IREx], Université de Montréal, Kanada), Nuno Santos (IA-CAUP ja FCUP), Michal Steiner (Observatoire de l'Université de Genève, Versoix, Sveitsi), Alejandro Suàrez Mascareño (Instituto de Astrofísica de Canarias, La Laguna, Tenerife, Espanja; Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna, La Laguna, Tenerife, Espanja), Hugo M. Tabernero (Departamento de Física de la Tierra y Astrofísica & IPARCOS-UCM (Instituto de Física de Partículas y del Cosmos de la UCM), Universidad Complutense de Madrid, Espanja) and Maria Rosa Zapatero Osorio (Centro de Astrobiologia, CSIC-INTA, Madrid, Espanja).

Euroopan eteläinen observatorio (ESO) tekee maailmankaikkeuden salaisuuksien tutkimisen mahdolliseksi kaikille tutkijoille ympäri maailman. Suunnittelemme, rakennamme ja operoimme huippuluokan maanpäälisiä observatorioita, joita tähtitieteilijät käyttävät jännittävien tutkimusongelmien ratkaisemiseen ja populääritähtitieteen edistämiseen. Me edistämme myös kansainvälistä yhteistyötä tähtitieteen alalla. ESO perustettiin hallitustenväliseksi järjestöksi vuonna 1962 ja nykyään ESO:ssa on mukana 16 jäsenvaltiota (Itävalta, Belgia, Tšekki, Tanska, Ranska, Suomi, Saksa, Irlanti, Italia, Alankomaat, Puola, Portugali, Espanja, Ruotsi, Sveitsi ja Yhdistynyt kuningaskunta) yhdessä Chilen isäntävaltion kanssa ja Australian kanssa strategisena kumppanina. ESO:n pääkonttori ja sen vierailijakeskus ja planetaario, ESO Supernova, sijaitsevat lähellä Müncheniä Saksassa. Chilen Atacaman aavikko on upea paikka, jossa on ainutlaatuiset olosuhteet tähtitaivaan tarkkailuun. Se on kaukoputkiemme sijoituspaikka. ESO:lla on kolme havaintopaikkaa: La Silla, Paranal ja Chajnantor. Paranalissa ESO operoi Very Large Telescope (VLT) kaukoputkea ja siihen liittyvää Very Large Telescope Interferometria sekä paikalla sijaitsevia taivaankartoitusteleskooppeja: infrapuna-alueella toimivaa VISTAa ja näkyvän valon alueella toimivaa VLT Survey Teleskooppia. Paranalissa ESO isännöi ja operoi myös Cherenkov Telescope Array South havaintolaitetta, joka on maailman suurin ja herkin gamma-alueella havaitseva observatorio. ESO operoi yhdessä kansainvälisten kumppaneiden kanssa APEX- ja ALMA-observatriota Chajnantorilla, jotka ovat kaksi millimetri- ja alimillimetrin alueella toimivaa havaintolaitetta. Rakennamme parhaillaan Paranalin lähelle Cerro Armazonesille "maailman suurinta silmää taivaalle”, ESO:n Erittäin suurta kaukoputkea (Extremely Large Telescope, ELT). Santiagossa, Chilessä sijaitsevista toimipisteistämme tuemme toimintaamme Chilessä ja olemme yhteydessä chileläisiin yhteistyökumppaneihin ja yhteiskuntaan.

Linkit

• Tutkimusartikkeli (Nature)
• Tutkimusartikkeli (A&A)
• VLT:n kuvia
• Lue lisää ESO:n Erittäin suuresta teleskoopista sen omalta verkkosivulta ja lehdistötiedotteesta
• Median edustaja: saadaksesi julkaisut ennen niiden virallista julkaisemista tilaa uutiskirje omalla kielelläsi, sekä voit haea ESO:n 2025 strategiseen medialle suunnattuun vierailuun (osittain tuettu) (UUSI)
• Tutkija, onko sinulla kerrottavaa? Pitchaa oma tutkimuksesi
• Maailman pimein ja selkein taivas on vaarassa teollisuuden megahankkeen vuoksi

Yhteystiedot

Julia Victoria Seidel
European Southern Observatory (ESO) and Lagrange Laboratory, Observatoire de la Côte d'Azur
Santiago, Chile and Nice, France
Puh.: +33 743 32 79 73
Sähköposti: jseidel@oca.eu

Bibiana Prinoth
Lund University
Lund, Sweden
Puh.: +46 72 442 03 69
Sähköposti: bibiana.prinoth@fysik.lu.se

Leonardo A. dos Santos
Space Telescope Science Institute
Baltimore, USA
Puh.: +1 (410) 338-4395
Sähköposti: ldsantos@stsci.edu

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6670
Matkapuhelin: +49 151 241 664 00
Sähköposti: press@eso.org

Pasi Nurmi (Lehdistön yhteyshenkilö Suomi)
ESO Science Outreach Network ja University of Turku
Turku, Finland
Puh.: +358 29 4504 358
Sähköposti: eson-finland@eso.org

Connect with ESO on social media

Tämä on ESO:n lehdistötiedotteen käännös eso2504.