Ein extremer Exoplanet – Jupiter so heiß, dass es Eisen regnet – ist noch seltsamer als ursprünglich gedacht

Der feurige Exoplanet WASP-76b – der sogenannte heiße Jupiter, auf dem es Eisen regnet – könnte noch heißer sein als bisher angenommen. Bildnachweis: ESO/M. Kornmeiser

Es gilt als sehr heiß der Jupiter – Ein Ort, an dem Eisen verdunstet, auf der Nachtseite kondensiert und dann wie Regen vom Himmel fällt – feurige, höllische WASP-76b extrasolarer Planet Es könnte spannender sein, als Wissenschaftler dachten.

Ein internationales Team unter der Leitung von Wissenschaftlern der Cornell University, der University of Toronto und der Queen’s University Belfast berichtet über die Entdeckung von ionisiertem Kalzium auf dem Planeten – was auf eine höhere Atmosphärentemperatur als bisher angenommen oder auf starke Winde in der oberen Atmosphäre hindeutet.

Der Nachweis wurde in hochauflösenden Spektren nachgewiesen, die mit Gemini North in der Nähe des Gipfels des Mauna Kea auf Hawaii aufgenommen wurden.

Heiße Jupiter werden wegen ihrer hohen Temperatur wegen ihrer Nähe zu ihren Sternen genannt. WASP-76b wurde 2016 entdeckt, etwa 640 Lichtjahre von der Erde entfernt, aber so nah an seinem Stern vom Typ F, der etwas heißer als die Sonne ist, dass der Riesenplanet alle 1,8 Erdtage eine Umlaufbahn absolviert.

Die Forschungsergebnisse sind die ersten aus einem mehrjährigen Projekt unter der Leitung von Cornell, Exoplanets with the Gemini Spectroscopic Survey oder ExoGemS, das die Vielfalt der Atmosphären von Planeten erforscht.

„Da wir Dutzende von Exoplaneten mit unterschiedlichen Massen und Temperaturen aus der Ferne spüren, werden wir ein vollständigeres Bild der wahren Vielfalt der Weltraumwelten entwickeln – von denen, die heiß genug sind, um Eisenregen zu beherbergen, bis hin zu anderen mit milderem Klima“, sagte co- Autoren Ray Jayawardana und Harold Tanner, Dekan des College of Arts and Sciences an der Cornell University und Professor für Astronomie:

„Es ist bemerkenswert, dass wir mit modernen Teleskopen und Instrumenten bereits viel über die Atmosphäre – ihre Komponenten, physikalischen Eigenschaften, das Vorhandensein von Wolken und sogar großräumige Windmuster – von Planeten lernen können, die Hunderte von Lichtjahren entfernte Sterne umkreisen.“ sagte Jayawardhana.

Ein seltenes Trio von Spektrallinien, das bei hochempfindlichen Beobachtungen der Atmosphäre des Exoplaneten WASP-76b beobachtet wurde, veröffentlicht in Astrophysikalische Zeitschriftenbriefe am 28. September und präsentiert am 5. Oktober auf der Jahrestagung der Division of Planetary Sciences der American Astronomical Society.

„Wir sehen viel Kalzium; es ist ein wirklich großer Vorteil“, sagte die Erstautorin Emily Diebert, eine Doktorandin an der University of Toronto, und ihre Beraterin Jayawardana.

„Diese spektroskopische Signatur von ionisiertem Kalzium könnte darauf hinweisen, dass ein Exoplanet in der oberen Atmosphäre sehr starke Winde hat“, sagte Diebert. „Oder dass die Temperatur der Atmosphäre auf einem Exoplaneten viel höher ist, als wir dachten.“

Da WASP-76b durch Gezeiten geschlossen ist – diese Seite ist immer dem Stern zugewandt – hat es eine ewige Nachtseite mit einer relativ kühlen Temperatur von 2.400 Grad. F Durchschnittstemperatur. Seine dem Stern zugewandte Tagesseite hat eine durchschnittliche Temperatur von 4.400 Grad Fahrenheit.

Diebert und ihre Kollegen untersuchten die gemäßigte Temperaturregion am Rande des Planeten zwischen Tag und Nacht. „Der Exoplanet bewegt sich schnell in seiner Umlaufbahn, und auf diese Weise konnten wir seine Signale vom Sternenlicht trennen“, sagte sie. „Sie können sehen, dass sich der Calcium-Fußabdruck in den Spektren schnell mit dem Planeten bewegt.“

Die ExoGemS-Umfrage – die darauf abzielt, 30 oder mehr Planeten zu untersuchen – wurde von Jake Turner, Carl Sagans Fellow at . geleitet NASADas Hubble-Stipendienprogramm, das sich in der Abteilung für Astronomie der Cornell University (A&S) befindet, wird ebenfalls von Jayawardhana empfohlen.

Astronomen vertiefen sich weiterhin in das Verständnis von Exoplaneten – die vor zwei Jahrzehnten nur ein Traum waren. „Unsere Arbeit und die anderer Forscher ebnen den Weg für die Erforschung der Atmosphären terrestrischer Welten außerhalb unseres Sonnensystems“, sagte Turner.

Referenz: „Detection of Ionized Calcium in the Atmosphere of Superheated Jupiter WASP-76b“ von Emily K. Debert, Ernst GWD Mooy, Ray Jayawardana, Jake D. Turner, Andrew Raiden Harper, Luca Fossati, Kali E. Hood, Jonathan J. Fortney, Laura Flagg, Ryan MacDonald, Roman Allart und David K. Singh, 28.09.2021 Hier erhältlich. Astrophysikalische Zeitschriftenbriefe.
DOI: 10.3847 / 2041-8213 / ac2513

Andere Autoren des Papiers sind Ernst JWD Moog von der Queen’s University Belfast. Luca Fossati von der Österreichischen Akademie der Wissenschaften; Callie E. Hood und Jonathan J. Fortney, beide von der University of California, Santa Cruz; Romain Alart von der Universität Montreal; und David K. Singh von der Johns Hopkins University. Zu den Cornell-Forschern gehörten Andrew Redden-Harper und Laura Flagg, beide in der Jayawardhana-Gruppe, und Ryan MacDonald. Teile dieser Forschung wurden von der NASA finanziert.

Gemini North ist Teil des International Gemini Observatory, einem Programm der National Science Foundation NOIRLab.