At finde fordampet metal i luften på en exoplanet

WASP-121b er en exoplanet beliggende 850 lysår fra Jorden, kredser om sin stjerne på mindre end to dage - en proces, der tager Jorden et år at fuldføre. WASP-121b er meget tæt på sin stjerne - omkring 40 gange tættere på Solen end Jorden. Denne nærhed er også hovedårsagen til dens uhyre høje temperatur på omkring 2, 500 til 3, 000 grader Celsius. Dette gør det til et ideelt studieobjekt for at lære mere om ultravarme verdener.

Forskere ledet af Jens Hoeijmakers, førsteforfatter af studiet og postdoc-forsker ved National Centre of Competence in Research PlanetS ved universiteterne i Bern og Genève, undersøgte data, der var blevet indsamlet af HARPS-spektrografen med høj opløsning. De var i stand til at vise, at der i alt forekommer mindst syv gasformige metaller i atmosfæren af ​​WASP-121b. Resultaterne blev for nylig offentliggjort i tidsskriftet Astronomi og astrofysik .

Uventet kompleksitet i atmosfæren på exoplaneten WASP-121b

WASP-121b er blevet grundigt undersøgt siden dets opdagelse. "De tidligere undersøgelser viste, at der sker meget i dens atmosfære, " forklarer Jens Hoeijmakers. Og det på trods af, at astronomer havde antaget, at ultravarme planeter har ret simple atmosfærer, fordi der ikke kan dannes mange komplekse kemiske forbindelser i så blæsende varme. Så hvordan kom WASP-121b til at have denne uventede kompleksitet?

"Tidligere undersøgelser forsøgte at forklare disse komplekse observationer med teorier, der ikke virkede plausible for mig, " siger Hoeijmakers. Undersøgelserne havde mistanke om, at molekyler indeholdende det relativt sjældne metal vanadium var hovedårsagen til den komplekse atmosfære i WASP-121b. Ifølge Hoeijmakers, imidlertid, dette ville kun give mening, hvis et mere almindeligt metal, titanium, manglede i atmosfæren. Så Hoeijmakers og hans kolleger satte sig for at finde en anden forklaring. "Men det viste sig, at de havde ret, " indrømmer Hoeijmakers utvetydigt. "Til min overraskelse, vi fandt faktisk stærke signaturer af vanadium i observationerne." Samtidig, imidlertid, titanium manglede. Dette bekræftede igen Hoeijmakers' antagelse.

Fordampede metaller

Men holdet lavede andet, uventede opdagelser. Ud over vanadium, de opdagede for nylig seks andre metaller i atmosfæren i WASP-121b:Jern, krom, kalk, natrium, magnesium og nikkel. "Alle metaller fordampede som følge af de høje temperaturer, der herskede på WASP-121b, " forklarer Hoeijmakers, "og dermed sikre, at luften på exoplaneten består af fordampede metaller, blandt andet."

En ny æra inden for exoplanetforskning

Sådanne detaljerede resultater gør det muligt for forskere at drage konklusioner om de kemiske processer, der finder sted på sådanne planeter, for eksempel. Dette er en afgørende færdighed for en ikke alt for fjern fremtid, når større, mere følsomme teleskoper og spektrografer vil blive udviklet. Disse vil give astronomer mulighed for at studere egenskaberne af mindre, køligere klippeplaneter, der ligner Jorden. "Med de samme teknikker, vi bruger i dag, i stedet for blot at opdage signaturer af gasformigt jern eller vanadium, vi vil være i stand til at fokusere på biosignaturer, livstegn, såsom vandets signaturer, ilt og metan, " siger Hoeijmakers.

Den omfattende viden om atmosfæren i WASP-121b bekræfter ikke kun exoplanetens ultravarme karakter, men understreger også, at dette forskningsfelt går ind i en ny æra, som Hoeijmakers udtrykker det:"Efter flere års katalogisering af, hvad der er derude, vi tager nu ikke længere kun målinger, " forklarer forskeren, "men vi begynder virkelig at forstå, hvad dataene fra instrumenterne viser os. Hvordan planeter ligner og adskiller sig fra hinanden. På samme måde, måske, at Charles Darwin begyndte at udvikle evolutionsteorien efter at have karakteriseret utallige dyrearter, vi begynder at forstå mere om, hvordan disse exoplaneter blev dannet, og hvordan de fungerer."