Astronomer opdager solcreme sne, der falder på varm exoplanet

Astronomer i Penn State har brugt Hubble-rumteleskopet til at finde en blærende kæmpe planet uden for vores solsystem, hvor atmosfæren "sner" titaniumoxid. Disse Hubble-observationer er de første opdagelser af denne "snow-out" -proces, kaldet en "koldfælde, "på en eksoplanet. Denne opdagelse, og andre observationer foretaget af Penn State -teamet, give indsigt i vejrets kompleksitet og atmosfæriske sammensætning på exoplaneter, og kan en dag være nyttig til at måle beboelighed på planeter i jordstørrelse.

"På mange måder, de atmosfæriske undersøgelser, vi laver nu på disse gasformige 'varme Jupiter' -slags planeter, er testbede for, hvordan vi skal lave atmosfæriske undersøgelser af terrestriske, Jordlignende planeter, "sagde Thomas Beatty, assisterende forskningsprofessor i astronomi ved Penn State og hovedforfatteren af ​​undersøgelsen. "At forstå mere om atmosfærerne på disse planeter og hvordan de fungerer, vil hjælpe os, når vi studerer mindre planeter, der er sværere at se og har mere komplicerede funktioner i deres atmosfærer." Teamets resultater offentliggøres i oktober 2017 -udgaven af The Astronomical Journal .

Beattys team målrettede planeten Kepler-13Ab, fordi den er en af ​​de hotteste af de kendte exoplaneter. Dens dagtemperatur er næsten 5, 000 grader Fahrenheit. Kepler-13Ab er så tæt på sin forældre stjerne, at den er låst tideligt, så den ene side vender altid mod stjernen, mens den anden side er i permanent mørke. Teamet opdagede, at solcreme snefald kun sker på planetens permanente natteside. Alle besøgende på denne exoplanet bliver nødt til at flaske noget af den solcreme op, fordi de ikke finder det på den sydende varme dagtimerside.

Astronomerne søgte ikke specifikt efter titaniumoxid. I stedet, deres undersøgelser afslørede, at denne kæmpe planets atmosfære er køligere i højere højder - hvilket var overraskende, fordi det er det modsatte af, hvad der sker på andre varme Jupiters. Titaniumoxid i atmosfæren i andre varme Jupiters absorberer lys og udstråler det som varme, at få atmosfæren til at vokse varmere i højere højder. Selv ved deres meget koldere temperaturer, de fleste af vores solsystems gasgiganter har også varmere temperaturer i højere højder.

Forundret over denne overraskende opdagelse, forskere konkluderede, at den lysabsorberende gasform af titaniumoxid er blevet fjernet fra dagen på planeten Kepler-13Abs atmosfære. Uden titaniumoxidgassen til at absorbere indgående stjernelys på dagtidssiden, den atmosfæriske temperatur der bliver koldere med stigende højde.

Astronomerne antyder, at kraftige vinde på Kepler-13Ab bærer titaniumoxidgassen rundt, kondensere det til krystallinske flager, der danner skyer. Kepler-13Abs stærke overfladetyngde-seks gange større end Jupiters-trækker derefter titaniumoxid-sneen ud af den øvre atmosfære og fanger den i den lavere atmosfære på nattesiden af ​​planeten.

"At forstå, hvad der sætter klimaet i andre verdener, har været en af ​​de store gåder i det sidste årti, "sagde Jason Wright, lektor i astronomi i Penn State, og en af ​​undersøgelsens medforfattere. "At se denne koldfælde-proces i aktion giver os et længe søgt og vigtigt stykke af det puslespil."

Holdets observationer bekræfter en teori fra flere år siden om, at denne form for nedbør kan forekomme på massive, varme planeter med kraftig tyngdekraft. "Formentlig, denne nedbørsproces sker på de fleste af de observerede varme Jupiters, men disse gasgiganter har alle lavere overfladegravitation end Kepler-13Ab, "Forklarer Beatty." Titaniumoxid -sneen falder ikke langt nok i disse atmosfærer, og så bliver det fejet tilbage til den varmere dag, fordamper, og vender tilbage til en gasformig tilstand. "

Forskerne brugte Hubbles Wide Field Camera 3 til at udføre spektroskopiske observationer af eksoplanets atmosfære i nær-infrarødt lys. Hubble gjorde observationer, da den fjerne verden rejste bag sin stjerne, en transitbegivenhed kaldet en sekundær formørkelse. Denne type transit giver information om temperaturen af ​​atmosfærens komponenter på exoplanetens dagside.

"Disse observationer af Kepler-13Ab fortæller os, hvordan kondensater og skyer dannes i atmosfærerne på meget varme Jupitere, og hvordan tyngdekraften vil påvirke sammensætningen af ​​en atmosfære, "Forklarer Beatty." Når man ser på disse planeter, du skal ikke bare vide, hvor varme de er, men også hvordan deres tyngdekraft er. "