Primitiv atmosfære opdaget omkring den varme Neptun

En ny banebrydende undersøgelse, der afslører den 'primitive atmosfære', der omgiver en fjern verden, kunne give et afgørende gennembrud i søgen efter, hvordan planeter dannes og udvikler sig i fjerntliggende galakser.

Et team af internationale forskere, med Hannah Wakeford fra NASA og professor David Sing fra University of Exeter, har udført en af ​​de mest detaljerede undersøgelser til dato af en 'Varm Neptun' - en planet, der i størrelse ligner vores egen Neptun, men som kredser tættere om sin sol.

Undersøgelsen afslørede, at exoplaneten - fundet omkring 430 lysår fra Jorden - har en atmosfære, der næsten udelukkende består af brint og helium, med en forholdsvis skyfri himmel.

Denne primitive atmosfære antyder, at planeten sandsynligvis er dannet tættere på værtsstjernen eller senere i udviklingen af ​​solsystemet, eller begge, sammenlignet med isgiganterne Neptun eller Uranus.

Afgørende, opdagelsen kan også have vidtrækkende konsekvenser for, hvordan videnskabsmænd tænker om fødslen og udviklingen af ​​planetsystemer i fjerne galakser.

Forskningen er publiceret i førende tidsskrift, Videnskab , den 11. maj 2017.

Professor Sing, fra University of Exeters astrofysiske afdeling sagde:"Denne spændende nye opdagelse viser, at der er meget mere diversitet i atmosfæren på disse exoplaneter, end vi tidligere har troet.

"Denne 'varme Neptun' er en meget mindre planet end dem, vi har været i stand til at karakterisere i dybden, så denne nye opdagelse om dens atmosfære føles som et stort gennembrud i vores stræben efter at lære mere om, hvordan solsystemer dannes, og hvordan det kan sammenlignes med vores eget. "

For at studere atmosfæren på planeten - kaldet HAT-P-26b - brugte forskerne data indsamlet, da planeten passerede foran sin værtsstjerne, begivenheder kendt som transits.

Under en transit, en brøkdel af stjernelyset bliver filtreret gennem planetens atmosfære, som absorberer nogle lysbølgelængder, men ikke andre. Ved at se på, hvordan signaturerne af stjernelyset ændrer sig som et resultat af denne filtrering, forskere kan arbejde baglæns for at finde ud af atmosfærens kemiske sammensætning.

I dette tilfælde, holdet samlede data fra fire separate transitter målt ved NASAs Hubble -rumteleskop, og to set af NASAs Spitzer-rumteleskop.

Analysen gav nok detaljer til at fastslå, at planetens atmosfære er relativt fri for skyer og har en stærk vandsignatur - også den bedste måling af vand til dato på en exoplanet af denne størrelse.

Forskerne brugte vandsignaturen til at estimere metalliciteten, en indikation af, hvor rig planeten er på alle grundstoffer, der er tungere end brint og helium. Astronomer beregner metalliciteten, fordi den giver dem fingerpeg om, hvordan en planet er dannet.

For at sammenligne planeter efter deres metalliciteter, videnskabsmænd bruger solen som referencepunkt - svarende til at beskrive, hvor meget koffein forskellige drikkevarer har ved at sammenligne dem med en standard kop kaffe.

I vores solsystem, metalliciteten i Jupiter (5 gange større end solen) og Saturn (10 gange) tyder på, at disse 'gasgiganter' næsten udelukkende er fremstillet af brint og helium. Neptun og Uranus, imidlertid, er rigere på de tungere elementer, med metalliciteter på omkring 100 gange solens.

Forskere tror, ​​at dette skete fordi, da solsystemet var ved at tage form, Neptun og Uranus blev dannet i et område mod udkanten af ​​den enorme støvskive, gas og affald, der hvirvlede rundt om den umodne sol.

Som resultat, de ville være blevet bombarderet med en masse iskolde affald, der var rig på tungere elementer. Jupiter og Saturn, i modsætning, dannet i en varmere del af skiven og ville derfor have mødt mindre af det iskolde affald.

Men denne nye undersøgelse denne nye undersøgelse opdagede, at HAT-P-26b modvirker trenden. Forskerholdet mener, at dens metallicitet kun er omkring 4,8 gange solens - meget tættere på værdien for Jupiter end for Neptun.

Hannah Wakeford, som tidligere har studeret ved University of Exeter og nu er postdoc-forsker ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, ledet undersøgelsen.

Hannah sagde:"Astronomer er lige begyndt at undersøge atmosfærerne på disse fjerne Neptun-masseplaneter, og næsten med det samme, vi fandt et eksempel, der går imod tendensen i vores solsystem. Denne form for uventede resultater er grunden til, at jeg virkelig elsker at udforske atmosfæren på fremmede planeter."

Medforfatter Tiffany Kataria fra Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Californien tilføjede:"At have så mange oplysninger om en varm Neptun er stadig sjældent, så at analysere disse datasæt samtidigt er en præstation i sig selv."