En fjern tungmetalgasplanet er formet som en fodbold

Den brændende varme exoplanet WASP-121b makulerer måske ikke nogen heavy metal guitarriffs, men det sender tungmetaller som jern og magnesium ud i rummet. Den fjerne planets atmosfære er så varm, at metal fordamper og undslipper planetens tyngdekraft. Den intense tyngdekraft af planetens værtsstjerne har også deformeret den sydende planet til en fodboldform.

De nye observationer, lavet af et internationalt hold af astronomer ved hjælp af NASAs Hubble-rumteleskop, beskriv det første kendte tilfælde af tungmetalgas, der strømmer væk fra en "varm Jupiter, "som er et kaldenavn for store, gasformige exoplaneter, der kredser meget tæt på deres værtsstjerner. Et forskningspapir, der beskriver resultaterne, medforfatter af University of Maryland Astronomy Professor Drake Deming, blev offentliggjort den 1. august 2019 udgave af Astronomisk Tidsskrift .

"Denne planet er en prototype for ultravarme Jupiters. Disse planeter er så kraftigt bestrålet af deres værtsstjerner, de er næsten som stjerner selv, " sagde Deming. "Planeten bliver fordampet af sin værtsstjerne til det punkt, at vi kan se metalatomer undslippe den øvre atmosfære, hvor de kan interagere med planetens magnetfelt. Dette giver mulighed for at observere og forstå noget meget interessant fysik."

Normalt, varme Jupiter-planeter er stadig kølige nok indeni til at kondensere tungere grundstoffer som magnesium og jern til skyer, der forbliver i planetens atmosfære. Men det er ikke tilfældet med WASP-121b, som kredser så tæt på sin værtsstjerne, at planetens øvre atmosfære når flammende 4, 600 grader Fahrenheit. Planeten er så tæt på, faktisk, at den bliver revet fra hinanden af ​​stjernens tyngdekraft, giver planeten en skrå fodboldform. WASP-121-stjernesystemet ligger omkring 900 lysår fra Jorden.

"Tungmetaller er blevet set i andre varme Jupitere før, men kun i den lavere atmosfære, " forklarede ledende forsker David Sing fra Johns Hopkins University. "Med WASP-121b, vi ser magnesium og jerngas så langt væk fra planeten, at de ikke er bundet til gravitation. Tungmetallerne undslipper blandt andet fordi planeten er så stor og hævet, at dens tyngdekraft er relativt svag. Dette er en planet, der aktivt bliver frataget sin atmosfære."

Forskerne brugte Hubbles Space Telescope Imaging Spectrograph til at søge efter ultraviolette lyssignaturer af magnesium og jern. Disse signaturer kan observeres i stjernelysfiltrering gennem WASP-121bs atmosfære, som planeten passerer foran sin værtsstjerne.

Observationerne af WASP-121b bidrager til udviklingen af ​​historien om, hvordan planeter mister deres oprindelige atmosfærer. Når planeter dannes, de samler en atmosfære lavet af gas fra skiven, der gav anledning til både planeten og dens værtsstjerne. Disse unge atmosfærer består for det meste af brint og helium, de mest rigelige elementer i universet. Når planeten bevæger sig tættere på sin stjerne, meget af denne tidlige atmosfære brænder af og flygter ud i rummet.

"De varme Jupitere er for det meste lavet af brint, og Hubble er meget følsom over for brint, så vi ved, at disse planeter relativt let kan miste gassen, " sagde Sing. "Men i tilfældet med WASP-121b, brint- og heliumgassen strømmer ud, næsten som en flod, og slæber disse metaller med sig. Det er en meget effektiv mekanisme til massetab."

Ifølge forskerne, WASP-121b vil være et perfekt mål for NASAs James Webb Space Telescope, planlagt til opsendelse i 2021. Webb-teleskopet vil gøre det muligt for forskere at søge efter vand og kuldioxid, som kan opdages længere, rødere bølgelængder af infrarødt lys. Kombinationen af ​​Hubble- og Webb-observationer skulle give astronomerne en mere komplet opgørelse over de kemiske grundstoffer, der udgør planetens atmosfære.

"Varme Jupitere så tæt på deres værtsstjerne er meget sjældne. De, der er så varme, er endnu sjældnere, " tilføjede Deming. "Selvom de er sjældne, de skiller sig virkelig ud, når du først har fundet dem. Vi ser frem til at lære endnu mere om denne mærkelige planet."

Forskningspapiret, "HST PANCET-programmet:Exospheric Mg II og Fe II i Near-UV-transmissionsspektret af WASP-121b ved hjælp af Jitter Decorrelation, "David syng, Panayotis Lavvas, Gilda Ballester, Alain Lecavelier des Etangs, Mark Marley, Nikolaj Nikolov, Lotfi Ben-Jaffel, Vincent Bourrier, Lars Buchhave, Drake Deming, David Ehrenreich, Thomas Evans, Tiffany Kataria, Nikole Lewis, Mercedes López-Morales, Antonio García Muñoz, Gregory Henry, Jorge Sanz-Forcada, Jessica Spake, og Hannah Wakeford, blev offentliggjort i Astronomisk Tidsskrift den 1. august 2019.