Hubble observerer exoplanetatmosfære mere detaljeret end nogensinde før

Et internationalt team af forskere har brugt NASA/ESA Hubble-rumteleskop til at studere atmosfæren på den varme eksoplanet WASP-39b. Ved at kombinere disse nye data med ældre data skabte de den hidtil mest komplette undersøgelse af en exoplanetatmosfære. Den atmosfæriske sammensætning af WASP-39b antyder, at dannelsesprocesserne for exoplaneter kan være meget forskellige fra vores egne solsystemgiganters.

At undersøge exoplanetatmosfærer kan give ny indsigt i, hvordan og hvor planeter dannes omkring en stjerne. "Vi er nødt til at se udad for at hjælpe os med at forstå vores eget solsystem, " forklarer ledende efterforsker Hannah Wakeford fra University of Exeter i Storbritannien og Space Telescope Science Institute i USA.

Derfor kombinerede det britisk-amerikanske team NASA/ESA Hubble-rumteleskopets muligheder med andre jord- og rumbaserede teleskoper til en detaljeret undersøgelse af eksoplaneten WASP-39b. De har produceret det mest komplette spektrum af en exoplanets atmosfære muligt med nutidens teknologi.

WASP-39b kredser om en sollignende stjerne, omkring 700 lysår fra Jorden. Exoplaneten er klassificeret som en "Hot-Saturn", afspejler både dens masse, der ligner planeten Saturn i vores eget solsystem og dens nærhed til dens forældre stjerne. Denne undersøgelse viste, at de to planeter, på trods af at have en lignende masse, er dybt forskellige på mange måder. Ikke alene er WASP-39b ikke kendt for at have et ringsystem, det har også en hævet atmosfære, der er fri for høje skyer. Denne egenskab gjorde det muligt for Hubble at kigge dybt ind i atmosfæren.

Ved at dissekere stjernelys, der filtrerede gennem planetens atmosfære, fandt holdet klare beviser for atmosfærisk vanddamp. Faktisk, WASP-39b har tre gange så meget vand som Saturn gør. Selvom forskerne havde forudsagt, at de ville se vanddamp, de var overraskede over det beløb, de fandt. Denne overraskelse, kombineret med vandoverfloden tilladt at udlede tilstedeværelsen af ​​store mængder tungere elementer i atmosfæren. Dette tyder igen på, at planeten blev bombarderet af en masse iskoldt materiale, som samlede sig i dens atmosfære. Denne form for bombardement ville kun være mulig, hvis WASP-39b dannede sig meget længere væk fra sin værtsstjerne, end den er lige nu.

"WASP-39b viser, at exoplaneter er fulde af overraskelser og kan have meget anderledes sammensætning end vores solsystem. " siger medforfatter David Sing fra University of Exeter, Storbritannien.

Analysen af ​​den atmosfæriske sammensætning og planetens nuværende position indikerer, at WASP-39b højst sandsynligt gennemgik en interessant indadgående migration, på en episk rejse på tværs af sit planetsystem. "Exoplaneter viser os, at planetdannelse er mere kompliceret og mere forvirrende, end vi troede det var. Og det er fantastisk!", tilføjer Wakeford.

Efter at have foretaget sin utrolige rejse indad, er WASP-39b nu otte gange tættere på sin moderstjerne, WASP-39, end Merkur er for Solen, og det tager kun fire dage at gennemføre en bane. Planeten er også tidevandslåst, hvilket betyder, at den altid viser den samme side af sin stjerne. Wakeford og hendes team målte temperaturen på WASP-39b til at være en brændende 750 grader Celsius. Selvom kun den ene side af planeten vender mod sin moderstjerne, kraftige vinde transporterer varme fra den lyse side rundt om planeten, holder den mørke side næsten lige så varm.

"Forhåbentlig vil denne mangfoldighed, vi ser på eksoplaneter, hjælpe os med at finde ud af alle de forskellige måder, en planet kan danne og udvikle sig på, " forklarer David Sing.

Ser frem til, holdet ønsker at bruge NASA/ESA/CSA James Webb-rumteleskopet – planlagt til opsendelse i 2019 – til at fange et endnu mere komplet spektrum af atmosfæren i WASP-39b. James Webb vil være i stand til at indsamle data om planetens atmosfæriske kulstof, som absorberer lys med længere bølgelængder end Hubble kan se. Wakeford konkluderer:"Ved at beregne mængden af ​​kulstof og ilt i atmosfæren, vi kan lære endnu mere om, hvor og hvordan denne planet blev til."