Forskere bruger varme Jupiter-data til at mine exoplanetkemi

Efter at have opdaget et mærkeligt mønster i videnskabelige artikler - de beskrev exoplaneter som værende køligere end forventet - har Cornell University-astronomer forbedret en matematisk model til nøjagtigt at måle temperaturen på planeter fra solsystemer hundreder af lysår væk.

Denne nye model gør det muligt for forskere at indsamle data om en exoplanets molekylære kemi og få indsigt i kosmos' planetariske begyndelse, ifølge forskning offentliggjort 23. april i Astrofysiske tidsskriftsbreve .

Nikole Lewis, assisterende professor i astronomi og vicedirektør for Carl Sagan Institute (CSI), havde bemærket, at i løbet af de sidste fem år, videnskabelige artikler beskrev exoplaneter som værende meget køligere end forudsagt af teoretiske modeller.

"Det så ud til at være en trend - et nyt fænomen, " sagde Lewis. "Exoplaneterne var konsekvent koldere, end forskerne ville forvente."

Til dato, astronomer har opdaget mere end 4, 100 exoplaneter. Blandt dem er "varme Jupitere, "en almindelig type gaskæmpe, der altid kredser tæt på sin værtsstjerne. Takket være stjernens overvældende tyngdekraft, varme Jupiters har altid den ene side vendt mod deres stjerne, en situation kendt som "tidevandslåsning".

Derfor, som den ene side af den varme Jupiter steger, planetens anden side har meget køligere temperaturer. Faktisk, den varme side af den tidevandslåste exoplanet buler ud som en ballon, forme det som et æg.

Fra en afstand af titusinder til hundredvis af lysår væk, astronomer har traditionelt set exoplanetens temperatur som homogen - gennemsnittet af temperaturen - hvilket får den til at virke meget koldere, end fysikken ville diktere.

Temperaturer på exoplaneter - især varme Jupiters - kan variere med tusindvis af grader, ifølge hovedforfatteren Ryan MacDonald, en forsker ved CSI, som sagde, at vidtgående temperaturer kan fremme radikalt forskellig kemi på forskellige sider af planeterne.

Efter at have gransket exoplanet videnskabelige artikler, Lewis, MacDonald og forskningsmedarbejder Jayesh Goyal løste mysteriet med tilsyneladende køligere temperaturer:Astronomernes matematik var forkert.

"Når man kun behandler en planet i én dimension, du ser en planets egenskaber – såsom temperatur – forkert, " sagde Lewis. "Du ender med skævheder. Vi kendte 1, 000 graders forskelle var ikke korrekte, men vi havde ikke et bedre værktøj. Nu, Det gør vi."

Astronomer kan nu med sikkerhed størrelse op på exoplaneternes molekyler.

"Vi vil ikke være i stand til at rejse til disse exoplaneter på noget tidspunkt i de næste par århundreder, så videnskabsmænd må stole på modeller, " sagde MacDonald, forklarer, at når den næste generation af rumteleskoper bliver opsendt i 2021, detaljerne i exoplanetdatasæt vil være blevet forbedret til det punkt, hvor videnskabsmænd kan teste forudsigelserne af disse tredimensionelle modeller.

"Vi troede, at vi skulle vente på, at de nye rumteleskoper blev lanceret, " sagde MacDonald, "men vores nye modeller tyder på, at de data, vi allerede har - fra Hubble-rumteleskopet - allerede kan give værdifulde spor."

Med opdaterede modeller, der inkorporerer aktuelle exoplanetdata, astronomer kan drille temperaturerne på alle sider af en exoplanet og bedre bestemme planetens kemiske sammensætning.

MacDonald sagde:"Når disse næste generations rumteleskoper går op, det vil være fascinerende at vide, hvordan disse planeter virkelig er."