En exoplanet mister sin atmosfære i form af en hale

En ny undersøgelse ledet af forskere fra Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) afslører, at den gigantiske exoplanet WASP-69b bærer en kometlignende hale, der består af heliumpartikler, der undslipper sit gravitationsfelt og fremdrives af dens stjernes ultraviolette stråling. Resultaterne af dette arbejde er offentliggjort i dag i tidsskriftet Videnskab .

For at opdage atmosfæren på den gigantiske exoplanet WASP-69b, forskerne brugte CARMENES-instrumentet, som er installeret på det 3,5 meter lange teleskop af Calar Alto Observatory (placeret i Almería, Spanien). Denne spektrograf dækker samtidigt det synlige bølgelængdeområde og det nær-infrarøde ved høj spektral opløsning. Dette har gjort det muligt at afsløre sammensætningen af ​​atmosfæren på denne exoplanet og at drage konklusioner om hastigheden af ​​de heliumpartikler, der forlader planetens gravitationsfelt, og længden af ​​den hale, de producerer.

Planeten blev observeret under en transit, da den passerede foran sin værtsstjerne. Under denne begivenhed, planeten og dens atmosfære formørker en del af stjernelyset. "Vi observerede en stærkere og længerevarende dæmpning af stjernelyset i et område af spektret, hvor heliumgas absorberer lys, siger Lisa Nortmann, en forsker ved IAC og hovedforfatter til artiklen offentliggjort i dag i tidsskriftet Videnskab . "Den længere varighed af denne absorption giver os mulighed for at udlede tilstedeværelsen af ​​en hale, " tilføjer hun.

Men dette er ikke det eneste resultat, der er beskrevet i artiklen. Forfatterne har også analyseret fire andre planeter på lignende måde. Disse er de varme exoplaneter HD 189733b og HD 209458b, som har en masse svarende til Jupiters, den ekstremt varme kæmpeplanet KELT-9b og den varme Neptun-størrelse exoplanet GJ 436b. Analysen viser ikke omfattende helium-eksosfærer omkring de sidste tre planeter, som trodser tidligere teoretiske forudsigelser. Den varme Jupiter HD 189733b, på den anden side, afslører et klart signal om at absorbere helium, selvom her, heliumkonvolutten er mere kompakt og danner ikke en hale.

Holdet undersøgte også værtsstjernerne for de fem exoplaneter ved hjælp af data fra European Space Agencys Multi-Mirror X-Ray Mission (ESA XMM-Newton). De opdagede helium i atmosfæren på de planeter, der modtager den største mængde røntgenstråler og ekstrem ultraviolet stråling fra deres værtsstjerner. "Dette er et første stort skridt mod at finde ud af, hvordan exoplanetatmosfærer udvikler sig over tid, og hvad fordelingen af ​​masser og radier af den observerede befolkning af superjord- og mini-Neptun-planeter kunne skyldes, " siger Enric Pallé, IAC-forsker og medforfatter til publikationen.

Resultaterne af sådanne undersøgelser kunne bekræfte, at ekstrem stråling fra værtsstjernen kan fjerne gashylstret af kæmpeplaneter (ligner Jupiter eller Neptun) og forvandle dem til klippeplaneter med tætheder svarende til Venus eller Jorden. "I fortiden, undersøgelser af atmosfærisk flugt, som den vi har set i WASP-69b, var baseret på rumbårne observationer af brint i det fjerne ultraviolette lys, et spektralområde med meget begrænset adgang og stærkt påvirket af interstellar absorption, " siger Michael Salz, en forsker ved universitetet i Hamburg og førsteforfatter til en ledsagende publikation af samme hold, som fokuserer på detaljerne i detektionen i HD 189733b, der skal publiceres i tidsskriftet Astronomi og astrofysik . "Vores resultater viser, at helium er et meget lovende nyt sporstof til at studere atmosfærisk flugt i exoplaneter."

Denne nye forskningslinje vil gøre det muligt for fællesskabet af forskere, der er specialiseret i karakterisering af exoplanetatmosfærer, at sammenligne fordampningsprocesserne i et stort udsnit af planeter og besvare spørgsmål, såsom om planeter med ultrakorte omløbsperioder faktisk er de fordampede kerner af gamle varme Jupiters. .

CARMENES-instrumentet blev udviklet af et konsortium af elleve spanske og tyske institutioner, inklusive IAC. Det blev designet til at søge efter jordiske planeter i den beboelige zone af M-stjerner, området omkring en stjerne, hvor forholdene tillader eksistensen af ​​flydende vand. Resultaterne offentliggjort i dag viser instrumentets evne til at bidrage væsentligt til forskningen i exoplanetatmosfære.