Jern og titanium i atmosfæren på en exoplanet

Exoplaneter, planeter i andre solsystemer, kan kredser meget tæt på deres værtsstjerner. Når værtsstjernen er meget varmere end solen, exoplaneten bliver så varm som en stjerne. Den hotteste "ultra-varme" planet blev sidste år opdaget af amerikanske astronomer. I dag, et internationalt team ledet af forskere fra University of Geneva (UNIGE), der samarbejdede med teoretikere fra University of Bern (UNIBE), Schweiz, opdagede tilstedeværelsen af ​​jern- og titaniumdampe i atmosfæren på denne planet. Påvisning af disse tungmetaller blev muliggjort af planetens overfladetemperatur, som når mere end 4000 grader. Denne opdagelse er offentliggjort i tidsskriftet Natur .

KELT-9 er en stjerne, der ligger 650 lysår fra Jorden i stjernebilledet Cygnus (Svanen). Med en temperatur på over 10, 000 grader, det er næsten dobbelt så varmt som solen. Denne stjerne kredser om en kæmpe gasplanet KELT-9b, som er 30 gange tættere end Jordens afstand til solen. På grund af denne nærhed, planeten cirkler sin stjerne på 36 timer og opvarmes til en temperatur på over 4, 000 grader. Det er ikke så varmt som solen, men varmere end mange stjerner. På nuværende tidspunkt, vi ved endnu ikke, hvordan sådan en planetarisk atmosfære ser ud, eller hvordan det kan udvikle sig under sådanne forhold.

NCCR PlanetS-forskerne udførte en teoretisk undersøgelse af atmosfæren på planeten KELT-9b. "Resultaterne af disse simuleringer viser, at de fleste af de molekyler, der findes, skal være i atomform, fordi bindinger, der holder dem sammen, brydes af kollisioner mellem partikler, der opstår ved disse ekstremt høje temperaturer, "forklarer Kevin Heng, professor ved UNIBE. Dette er en direkte konsekvens af den ekstreme temperatur. Deres undersøgelse forudser også, at det skulle være muligt at observere gasformigt atomært jern i planetens atmosfære ved hjælp af aktuelle teleskoper.

Lys afslører de kemiske komponenter i atmosfæren

Forskergruppen havde observeret denne planet præcis, da den bevægede sig foran sin værtsstjerne (dvs. under en transit). Under transit, en lille brøkdel af lyset fra stjernen filtrerer gennem planetens atmosfære, og analyse af dette filtrerede lys kan afsløre atmosfærens kemiske sammensætning. Dette opnås med et spektrograf, som adskiller hvidt lys i sit komponentspektrum. Jerndamp, hvis til stede, ville efterlade et genkendeligt fingeraftryk i planetens spektrum.

Ved hjælp af HARPS-Nord spektrografen, bygget i Genève og installeret på Telescopio Nazionale Galileo i La Palma, astronomer opdagede et stærkt signal svarende til jerndamp i planetens spektrum. "Med de teoretiske forudsigelser i hånden, det var som at følge et skattekort, "siger Jens Hoeijmakers, en forsker ved universiteterne i Genève og Bern og hovedforfatter af undersøgelsen. "Og da vi gravede dybere ned i dataene, vi fandt endnu mere, "tilføjer han. Holdet opdagede også signaturen af ​​titanium i dampform.

Denne opdagelse afslører de atmosfæriske egenskaber ved en ny klasse af såkaldte "ultra-hot Jupiter." Imidlertid, forskere mener, at mange eksoplaneter er fuldstændig fordampet i miljøer, der ligner KELT-9b. Selvom denne planet sandsynligvis er massiv nok til at modstå total fordampning, denne nye undersøgelse viser den stærke indvirkning af stjernestråling på atmosfærens sammensætning. Ja, disse observationer bekræfter, at de høje temperaturer på denne planet bryder de fleste molekyler fra hinanden, herunder dem, der indeholder jern eller titanium. I køligere kæmpe exoplaneter, disse atomarter menes at være skjult i gasformige oxider eller i form af støvpartikler, gør dem svære at opdage. Dette er ikke tilfældet på KELT-9b. "Denne planet er et unikt laboratorium til at analysere, hvordan atmosfærer kan udvikle sig under intens stjernestråling, "slutter David Ehrenreich, hovedforsker med UNIGE's FOUR ACES -team.