Aluminiumoxid fundet i en ultravarm Jupiter

Et internationalt hold ledet af astrofysikeren Carolina von Essen, har brugt OSIRIS-spektrografen på Gran Telescopio Canarias (GTC) til at studere den kemiske sammensætning af en planet, hvis ligevægtstemperatur er omkring 3, 200 °C.

WASP-33, planet-stjernesystemet, som er genstand for dette forskningsarbejde, ligger omkring 380 lysår væk fra Jorden. Værtsstjernen er den første Delta Scuti-stjerne, der vides at være kredset om af en varm Jupiter. De udtalte stjernepulsationer, viser perioder, der kan sammenlignes med den primære transitvarighed, forstyrre transitmodellering. Dermed, det er ekstremt udfordrende at udføre en ordentlig karakterisering af exoplanetens fysiske egenskaber uden at tage fat på stjernens variabilitet.

WASP-33b er meget interessant i sig selv:dens temperatur er omkring 3, 200 °C, hvilket placerer den blandt de få ultravarme Jupiter exoplaneter kendt til dato. Dens omløbsperiode er så kort som 29 timer, og dens bane er næsten vinkelret på stjernens ækvatorialplan. Blandt andre samlinger af særheder, dens bevægelsessans er i modstrid med stjernens rotation.

Studiet, offentliggjort i tidsskriftet Astronomi og astrofysik , analyserer den kemiske sammensætning af dens atmosfære. Dette er vigtigt, fordi "De nuværende modeller af exoplanetariske atmosfærer forudsiger, at de ultravarme Jupiters skulle være fri for skyer, og præsentere en række oxider i det synlige spektrum, såsom vanadiumoxid, titaniumoxid, og aluminiumoxid, " forklarer Carolina von Essen, ved Aarhus Universitet (Danmark), denne undersøgelses hovedforsker. "Men der er et begrænset antal exoplaneter, for hvilke disse molekyler er blevet påvist med en høj betydning, hvilket får os til at stille spørgsmålstegn ved modellerne."

En detaljeret bestemmelse af den kemiske sammensætning af ultravarme Jupiters har potentialet til at udfordre nuværende modeller af exoplanetatmosfærer. Der er en tæt symbiose mellem modeller og observationer, som denne undersøgelse er et godt eksempel på, da den afslører det første tegn på aluminiumoxid i atmosfæren af ​​WASP-33b, som teori forudsagde.

"GTC og OSIRIS følsomhed og præstationer har været nøglen til succesen med disse udfordrende observationer, " siger Herve Bouy, medforfatter til denne artikel. "Denne kombination har lavet af GTC, i de seneste år, et nøgleteleskop i studiet af exoplanetariske atmosfærer, " tilføjer Antonio Cabrera Lavers, GTC Head of Science Operations.

De højpræcisionsdata indsamlet af GTC/OSIRIS gjorde det muligt for dette hold at konstruere en fysisk motiveret model af værtsstjernens iboende variabilitet. Her, pulsationerne af WASP-33 og deres amplitudeændringer med bølgelængde blev taget i betragtning, mens den kromatiske variabilitet af planetstørrelsen blev bestemt. "Ved brug af moderne metoder til at bestemme den kemiske sammensætning af WASP-33b, vi finder ud af, at træk observeret i transmissionsspektret af WASP-33b mellem 450 og 550 nm bedst kan forklares ved aluminiumoxid i atmosfæren, " siger von Essen. Holdet har ikke stødt på væsentlige beviser for andre molekyler, men en ret høj overflod af aluminiumoxid. Dermed, nye observationer fra jordbaserede og rumbaserede instrumenter vil være nødvendige for at bekræfte denne påvisning.