Ingen blå himmel til den supervarme planet WASP-79b

Vejrudsigten for kæmpen, super-hot Jupiter-størrelse planet WASP-79b er dampende fugt, spredte skyer, jernregn, og gul himmel.

NASAs Hubble-rumteleskop gik sammen med Magellan Consortiums Magellan II-teleskop i Chile for at analysere atmosfæren på denne planet, som kredser om en stjerne, der er varmere og lysere end vores sol, og er placeret i en afstand af 780 lysår fra Jorden i stjernebilledet Eridanus. Blandt exoplaneter, planeter, der omkranser stjerner ud over vores sol, WASP-79b er blandt de største, der nogensinde er observeret.

Overraskelsen i nyligt offentliggjorte resultater, er, at planetens himmel ikke har noget bevis for et atmosfærisk fænomen kaldet Rayleigh-spredning, hvor visse lysfarver spredes af meget fine støvpartikler i den øvre atmosfære. Rayleigh-spredning er det, der gør jordens himmel blå ved at sprede de kortere (blåere) bølgelængder af sollys.

Fordi WASP-79b ikke ser ud til at have dette fænomen, daghimlen ville sandsynligvis være gullig, siger forskere.

"Dette er en stærk indikation af en ukendt atmosfærisk proces, som vi bare ikke tager højde for i vores fysiske modeller. Jeg har vist WASP-79b-spektret til en række kolleger, og deres konsensus er "det er mærkeligt, " sagde Kristin Showalter Sotzen fra Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory i Laurel, Maryland.

Holdet vil gerne finde andre planeter med en lignende tilstand for at lære mere.

"Fordi det er første gang, vi ser det her, vi er virkelig ikke sikre på, hvad årsagen er, " sagde Sotzen. "Vi er nødt til at holde øje med andre planeter som denne, fordi det kan være tegn på ukendte atmosfæriske processer, som vi ikke forstår i øjeblikket. Fordi vi kun har én planet som eksempel, ved vi ikke, om det er et atmosfærisk fænomen forbundet med planetens udvikling."

Hot Jupiters kredser så tæt på deres stjerner, at den konventionelle visdom er, at de vandrede indad mod en stram bane om deres stjerne, efter at have fyldt op på kold gas i de kolde ydre områder af et planetsystem. WASP-79b fuldfører et kredsløb på kun 3-1/2 dag. Men denne planet er i et usædvanligt polarkredsløb om stjernen, hvilket går imod videnskabsmænds teorier om, hvordan planeter dannes - især for varme Jupitere.

De nye resultater kan potentielt give yderligere ledetråde til lignende planeters historie. Nogle varme Jupitere ser ud til at have diset eller overskyet atmosfære, mens andre ser ud til at have klare atmosfærer. Hvis det er som andre varme Jupiters, WASP-79b kan have spredte skyer, og jern løftet til store højder kunne udfældes som regn.

WASP-79b er dobbelt så stor som Jupiter og er så varm, at den har en udvidet atmosfære, som er ideel til at studere stjernelys, der filtreres igennem og græsser atmosfæren på vej mod Jorden.

For at studere planeten, holdet brugte en spektrograf - et instrument, der analyserer lysets bølgelængder for at se på kemiske sammensætninger - på Magellan II-teleskopet ved Las Campanas-observatoriet i Chile. De forventede at se et fald i mængden af ​​blåt stjernelys på grund af Rayleigh-spredning. I stedet, de så den modsatte tendens. Jo kortere, blåre bølgelængder af lys ser ud til at være mere gennemsigtige, hvilket indikerer mindre absorption og spredning af atmosfæren. Dette resultat var konsistent blandt uafhængige observationer af WASP-79b lavet med NASA's Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS).

WASP-79b blev også observeret som en del af Hubble Space Telescope's Panchromatic Comparative Exoplanet Treasury (PanCET) program, og disse observationer viste, at der er vanddamp i WASP-79bs atmosfære. Baseret på dette fund, den gigantiske planet blev udvalgt som et tidligt udgivelsesvidenskabsmål for NASAs kommende James Webb-rumteleskop. Webb forventes at levere meget flere spektrale data over længere infrarøde bølgelængder. Disse observationer kan afsløre flere beviser for vanddamp i planetens atmosfære, og vil give et detaljeret billede af planetens kemiske sammensætning, som kunne hjælpe med at afsløre den underliggende kilde til det ejendommelige spektrum.

Resultaterne blev offentliggjort i januar 2020 i The Astronomisk Tidsskrift .