Forskere observerer jern i den exoplanetariske atmosfære

Et internationalt team af forskere, ledet af astronomer fra universitetet i Amsterdam, har direkte påvist tilstedeværelsen af ​​jern i atmosfæren på en exoplanet for første gang. Forskerne opdagede emissionslinjer af uladede jernatomer i lysspektret af KELT-9b. Observationen var kompliceret, da exoplaneten overstråles af sin klare værtsstjerne.

Exoplaneten KELT-9b kredser om sin stjerne KELT-9 på 36 timer. Stjernen og planeten er placeret i en afstand af cirka 620 lysår fra Jorden i stjernebilledet Cygnus. Stjernen har en temperatur på over 10, 000 grader, næsten dobbelt så varmt som solen. Planeten KELT-9b er større end Jupiter. Den er tæt på sin stjerne, omkring tredive gange tættere på solen end Jorden.

Forskerne vidste allerede, at der skulle være jern i den planetariske atmosfære. Et par år siden, de så allerede tegn på dette, da de studerede stjernelyset, mens planeten passerede foran sin stjerne

I de nye observationer, forskerne kiggede direkte på planetens lys. Det her er kompliceret, da planeten overstråles af sin stjernes lys. Desuden, på grund af sin nærhed til sin værtsstjerne, et år på planeten varer cirka halvanden dag. I løbet af halvdelen af ​​dette meget korte år, "planetens natside vender mod Jorden, men det er for mørkt til at ses. Dermed, forskerne samlede lyset op i løbet af 8 timer lige før planeten forsvandt bag stjernen, at observere det varmere, lysere dag-side.

Lorenzo Pino (Universitetet i Amsterdam), hovedforfatter af undersøgelsen, sammenligner at lede efter lyset fra exoplaneten i dens værtsstjernes skær med at se på en ildflue nær en lygtepæl:"For et par år siden så vi skyggen af ​​ildfluen, eller i vores tilfælde, skyggen af ​​exoplaneten. Vi har nu set på exoplaneten direkte."

Krydskorrelation

Forskerne lavede deres observationer på den spanske ø La Palma natten til den 22. juli, 2018 ved hjælp af et italiensk teleskop, Telescopio Nazionale Galileo. Dette teleskop har HARPS-N, en spektrograf, der kan spalte lys og afsløre tilstedeværelsen af ​​specifikke atomer og molekyler. Forskerne udtog atomernes emissionslinjer ved hjælp af en teknik kaldet krydskorrelation.

Pino sammenligner krydskorrelation med Photoshopping af en række filmbilleder:"Stjernen er stationær, men planeten bevæger sig. Krydskorrelationen er en slags filter, der bevæger sig med planeten. Dette giver os mulighed for at isolere det planetariske lys."

Hubble rumteleskop

Baseret på data, forskerne tror nu, at jernet i atmosfæren på exoplaneten KELT-9b opvarmer den øvre del af atmosfæren, gør det varmere end den nederste del. Tanken er, at jernet absorberer stjernelyset, opvarmer dermed atmosfæren. På jorden, en lignende proces finder sted i atmosfæren. Imidlertid, i dette tilfælde er det ikke jern, men ozon, der varmer de øverste lag op.

I fremtiden, forskerne håber at kunne foretage en dybere undersøgelse ved præcist at måle jernindholdet i den planetariske atmosfære. For eksempel, dette kunne foregå ved hjælp af Hubble-rumteleskopet som Lorenzo Pino er blevet tildelt observationstid på. Ultimativt, forskerne håber at afsløre, hvor varmt, gasformige kæmpe exoplaneter som KELT-9b dukker op, og hvorfor der ikke er sammenlignelige eksempler i vores eget solsystem.