Astronomer finder exoplanetatmosfære fri for skyer

Forskere har opdaget en exoplanetatmosfære, der er fri for skyer, markerer et afgørende gennembrud i jagten på større forståelse af planeterne hinsides vores solsystem.

Et internationalt hold af astronomer, ledet af Dr Nikolay Nikolov fra University of Exeter, har fundet ud af, at atmosfæren i den 'varme Saturn' WASP-96b er skyfri.

Ved at bruge Europas 8,2 m meget store teleskop i Chile, holdet studerede atmosfæren i WASP-96b, da planeten passerede foran sin værtsstjerne. Dette gjorde det muligt for holdet at måle faldet i stjernelys forårsaget af planeten og dens atmosfære, og derved bestemme planetens atmosfæriske sammensætning.

Ligesom en persons fingeraftryk er unikke, atomer og molekyler har en unik spektral egenskab, der kan bruges til at detektere deres tilstedeværelse i himmellegemer. Spektret af WASP-96b viser det komplette fingeraftryk af natrium, som kun kan observeres for en atmosfære fri for skyer.

Resultaterne er publiceret i prestigefyldt forskningstidsskrift Natur den 7. maj 2018.

WASP-96b er en typisk 1300K varmgasgigant, der ligner Saturn i masse og overstiger Jupiters størrelse med 20%. Planeten passerer periodisk en sollignende stjerne 980 lysår væk i det sydlige stjernebillede Phoenix, halvvejs mellem de sydlige juveler Fomalhaut (α Piscis Austrini) og Achernar (α Eridani).

Det har længe været forudsagt, at natrium findes i atmosfæren på varme gasgigantiske exoplaneter, og i en skyfri atmosfære ville det producere spektre, der i form ligner profilen af ​​et campingtelt.

Nikolay Nikolov, hovedforfatter og fra University of Exeter sagde; "Vi har kigget på mere end tyve exoplanet-transitspektre. WASP-96b er den eneste exoplanet, der ser ud til at være fuldstændig skyfri og viser så tydelig en natriumsignatur, gør planeten til et benchmark for karakterisering.

"Indtil nu, natrium blev afsløret enten som en meget smal top eller fundet at manglede fuldstændigt. Dette skyldes, at den karakteristiske 'teltformede' profil kun kan produceres dybt inde i planetens atmosfære, og for de fleste planeter ser det ud til, at skyer kommer i vejen."

Skyer og dis er kendt for at eksistere på nogle af de varmeste og koldeste solsystemplaneter og exoplaneter. Tilstedeværelsen eller fraværet af skyer og deres evne til at blokere lys spiller en vigtig rolle i det samlede energibudget for planetariske atmosfærer.

"Det er svært at forudsige, hvilken af ​​disse varme atmosfærer der vil have tykke skyer. Ved at se hele spektret af mulige atmosfærer, fra meget overskyet til næsten skyfrit som WASP-96b, vi får en bedre forståelse af, hvad disse skyer er lavet af; "forklarer professor Jonathan J. Fortney, studie medforfatter, baseret på Other Worlds Laboratory (OWL) ved University of California, Santa Cruz (UCSC).

Natriumsignaturen set i WASP-96b antyder en atmosfære fri for skyer. Observationen gjorde det muligt for holdet at måle, hvor rigeligt natrium er i planetens atmosfære, at finde niveauer, der ligner dem, der findes i vores eget solsystem.

"WASP-96b vil også give os en unik mulighed for at bestemme mængden af ​​andre molekyler, såsom vand, kulilte og kuldioxid med fremtidige observationer ", tilføjer medforfatter Ernst de Mooij fra Dublin City University.

Natrium er det syvende mest almindelige grundstof i universet. På jorden, natriumforbindelser som salt giver havvand dens salte smag og den hvide farve på saltpander i ørkener.

I dyrelivet, natrium er kendt for at regulere hjerteaktivitet og metabolisme. Natrium bruges også i teknologi, såsom i natrium-damp gadelys, hvor den frembringer gul-orange lys.

Holdet sigter på at se på signaturen af ​​andre atmosfæriske arter, såsom vand, kulilte og kuldioxid med Hubble- og James Webb-rumteleskoperne samt teleskoper på jorden.

'En absolut natriumoverflod for en skyfri 'varm Saturn' exoplanet ' er udgivet i Nature den 7. maj 2018.