Helium exoplanet pustet op som en ballon, forskning viser

Astronomer har opdaget en fjern planet med en overflod af helium i atmosfæren, som er hævet til at ligne en oppustet ballon.

Et internationalt forskerteam, herunder Jessica Spake og Dr. David Sing fra University of Exeter, har opdaget den inaktive gas, der undslipper atmosfæren på exoplaneten HAT-P-11b - fundet 124 lysår fra Jorden og i stjernebilledet Cygnus.

Det bemærkelsesværdige gennembrud blev ledet af forskere fra universitetet i Genève, som observerede exoplaneten ved hjælp af spektrografen kaldet Carmenes, installeret på 4-meter teleskopet i Calar Alto, Spanien.

For første gang, dataene afslørede hastigheden af ​​heliumatomer i den øvre atmosfære af exoplaneten, som i størrelse svarer til Neptun. Heliumet er i en udstrakt sky, der flygter fra planeten, ligesom en heliumballon kan slippe ud af en persons hånd.

Forskerholdet mener, at det banebrydende studie kan åbne op for nye forståelser af de ekstreme atmosfæriske forhold, der findes omkring de varmeste exoplaneter.

Forskningen er publiceret i det førende tidsskrift, Videnskab , den 6. december 2018.

Jessica Spake, en del af Exeters Fysik og Astronomi-afdeling sagde:"Dette er en virkelig spændende opdagelse, især da helium kun blev opdaget i exoplanetatmosfærer for første gang tidligere i år. Observationerne viser, at helium bliver sprængt væk fra planeten af ​​stråling fra dens værtsstjerne. Forhåbentlig kan vi bruge denne nye undersøgelse til at lære, hvilke typer planeter der har store hylstre af brint og helium, og hvor længe de kan holde gasserne i deres atmosfærer."

Helium blev først opdaget som en ukendt gul spektrallinjesignatur i sollys i 1868. Devon-baserede astronom Norman Lockyer var den første til at foreslå, at denne linje skyldtes et nyt grundstof, og opkaldte den efter den græske Titan af Solen, Helios. Det er siden blevet opdaget at være en af ​​hovedbestanddelene af planeterne Jupiter og Saturn i vores solsystem.

Det er også det næstmest almindelige grundstof i universet og var længe forudsagt at være en af ​​de mest let-detekterbare gasser på gigantiske exoplaneter. Imidlertid, det blev kun med succes fundet i en exoplanetatmosfære tidligere i år, i en banebrydende undersøgelse også ledet af Jessica Spake.

Til denne nye undersøgelse, forskerholdet brugte spektrografen, Carmenes, at trække stjernens lys fra hinanden i dets komponentfarver, som en regnbue, at afsløre tilstedeværelsen af ​​helium. 'Regnbue' data, kaldet et spektrum, fortæller os også positionen og hastigheden af ​​heliumatomer i den øvre atmosfære af HAT-P-11b, som er 20 gange tættere på sin stjerne, end Jorden er fra Solen.

Romain Allart, Ph.D. studerende ved universitetet i Genève og førsteforfatter til undersøgelsen sagde:"Vi havde mistanke om, at denne nærhed til stjernen kunne påvirke atmosfæren på denne exoplanet. De nye observationer er så præcise, at exoplanetatmosfæren utvivlsomt er oppustet af stjernestrålingen og undslipper til rummet."

Disse nye observationer understøttes af en state-of-the-art computersimulering, ledet af Vincent Bourrier, medforfatter til undersøgelsen og medlem af det europæiske projekt FOUR ACES, bruges til at spore heliumatomers bane.

Vincent Bourrier forklarede:"Helium blæses væk fra dagsiden af ​​planeten til dens natside ved over 10, 000 km i timen. Fordi det er så let en gas, den undslipper let fra planetens tiltrækning og danner en udstrakt sky rundt om den."

Det er dette fænomen, der gør HAT-P-11b så oppustet, som en heliumballon.

Den første påvisning af helium tidligere i år, ledet af forskere fra University of Exeter, åbnede et nyt vindue for at observere de ekstreme atmosfæriske forhold, der hersker i de varmeste exoplaneter. Disse nye observationer fra Carmenes viser, at sådanne undersøgelser, længe tænkt kun muligt fra rummet, kan opnås med større præcision fra jordbaserede teleskoper udstyret med den rigtige slags instrumenter.