Hubbleteleskopet har upptäckt vattenånga i atmosfären på en liten exoplanet

 

GJ 9827d upptäcktes av NASA:s rymdteleskop Kepler under 2017. Planeten fullbordar en omloppsbana runt sin sol,en röd dvärgstjärna (GJ 9827) på 6,2 dag. Stjärnan ligger 97 ljusår från jorden i stjärnbilden Fiskarna

 Astronomer har med hjälp av NASA:s rymdteleskop Hubble nu nyligen observerat GJ 9827d och upptäckte då att exoplaneten har vattenånga i atmosfären. GJ 9827d  är  ungefär dubbelt så stor som Jorden. – Det här är första gången som vi direkt kan visa genom en atmosfärisk detektion att planeter med vattenrik atmosfär finns runt andra stjärnor, beskriver Björn Benneke, medlem i forskarlaget Trottier Institute for Research on Exoplanets vid Université de Montréal.

”Upptäckten av vatten på en så här liten planet är en milstolpe", tillägger Laura Kreidberg, en av forskarna bakom studien vid Max Planck-institutet för astronomi i Heidelberg, Tyskland.

Det är dock fortfarande för tidigt att säga om Hubble spektroskopiskt mätte en liten mängd vattenånga i en uppblåst väterik atmosfär, eller om planetens atmosfär till största delen består av vatten, som lämnats kvar efter att en ursprunglig väte/heliumatmosfär avdunstat genom strålning från sin sol.

Båda resultaten är spännande, oavsett om vattenånga är dominerande eller bara en liten del i en vätedominerad atmosfär, beskrivs i en vetenskaplig artikel av Pierre-Alexis Roy vid Trottier Institute for Research on Exoplanets vid Université de Montréal.

GJ 9827d  är lika het som Venus, över 400 C och skulle det definitivt vara en ogästvänlig ångande värld om atmosfären till övervägande del består av vattenånga.

Hubble-programmet observerade planeten under 11 passager då planeten passerade framför sin sol under tre år. Under passagerna filtrerades stjärnljuset.

– Hubble-upptäckten öppnar dörren för framtida studier av den här typen av planeter med James Webb rymdteleskop. JWST kan se mycket djupare infraröda observationer och upptäcka ex kolbärande molekyler som kolmonoxid, koldioxid och metan. När vi väl har fått en total inventering av en planets grundämnen kan vi jämföra dem med stjärnans den kretsar kring och förstå hur den bildades, beskriver Thomas Greene, astrofysiker vid NASA:s Ames Research Center i Kaliforniens Silicon Valley.

Bild Exoplanet GJ 9827d (konstnärs koncept) https://hubblesite.org

Kan syre i atmosfären visa på en tekniskt avancerad civilisation

 

I en ny studie publicerad i Nature Astronomy av Adam Frank, Helen F. och Fred H. Gowen Professor of Physics and Astronomy vid University of Rochester författare till The Little Book of Aliens (Harper, 2023) och Amedeo Balbi, docent i astronomi och astrofysik vid University of Roma Tor Vergata, Italien, beskrivs kopplingen mellan atmosfäriskt syre och den potentiella ökningen av avancerad teknik på avlägsna planeter.

I artikeln undersöker vi om en atmosfärs sammansättning är tecken på närvaron av avancerad teknik, beskriver Balbi. Frank och Balbi och hävdar att, utöver behov av andning och metabolism i flercelliga organismer är syre även avgörande för eld. Bruket av eld är ett kännetecken för en teknologisk civilisation. Forskarna fördjupar sig i begreppet "teknosfärer", expansiva områden av avancerad teknologi som avslöjar tecken – kallade "teknosignaturer" – av utomjordisk teknisk kunnig intelligens.

Oavsett om det handlar om matlagning, smide av metaller tillverkning av material för hem eller utnyttjande av energi genom att bränna bränslen, har förbränning varit drivkraften bakom jordiska industrisamhällen.

Genom att se på jordens historia fann forskarna att kontrollerad användning av eld och de efterföljande metallurgiska framstegen endast var möjliga när syrehalten i atmosfären nådde eller översteg 18 procent. Detta innebär att endast planeter med betydande syrekoncentrationer kan utveckla avancerade teknosfärer och lämna detekterbara teknosignaturer. De nivåer av syre som krävs för att biologiskt upprätthålla komplext liv och intelligens är inte lika höga som de nivåer som krävs för teknik, så även om en art kanske kan uppstå i en värld utan syre, kommer den inte att kunna bli en teknologisk art, enligt forskarna.

"Du kanske kan få biologi – du kanske till och med kan få intelligenta varelser – i en värld utan syre", beskriver Frank. Men utan en eldkälla kommer det aldrig att utvecklas högre teknik eftersom högre teknik kräver bränsle och smältning."

Här kommer "oxygen bottleneck" in i bilden, en term som myntades av forskarna för att beskriva den kritiska tröskel som skiljer världar som är kapabla att främja teknologiska civilisationer från de världar där detta inte är möjligt.

"Förekomsten av höga halter av syre i atmosfären är som en flaskhals som du måste ta dig igenom för att få en teknologisk art", säger Frank. "Du kan få allt annat att fungera, men om du inte har syre i atmosfären kommer du inte att ha en teknologisk art. Att rikta in sig på planeter med höga syrehalter bör därför prioriteras eftersom närvaron eller frånvaron av höga syrenivåer i exoplaneters atmosfärer kan vara en viktig ledtråd för att hitta potentiella teknosignaturer", beskriver Frank.

"Att upptäcka intelligent, teknologiskt liv på en annan planet skulle vara enormt", tillägger Balbi. – Därför måste vi vara extremt försiktiga med att tolka eventuella upptäckter. Vår studie tyder på att vi bör vara skeptiska till potentiella teknosignaturer från en planet med otillräckligt syre i atmosfären.

Bild https://www.deviantart.com/

En föränderlig atmosfär på WASP-121 b

 

WASP-121 b är en välstuderad het Jupiterlik planet som kretsar kring en stjärna som finns cirka 880 ljusår från jorden (WASP-121). Dess extrema närhet till sin sol innebär att den är tidvattenlåst [samma sida är vänd mot dess sol hela tiden] och solsidan av planeten är ca 2700 C. Ett internationellt team av astronomer har nu studerat planeten genom att kombinera fyra uppsättningar arkivobservationer av WASP-121 b, alla gjorda med Hubbles Wide Field Camera 3 (WFC 3). Den kompletta sammanställningen inkluderade observationer av: WASP-121 b då den passerar framför sin sol (i juni 2016); då WASP-121 b passerar bakom sin sol (från vår synvinkel sett) i november 2016); och två faskurvor av WASP-121 b (tagna i mars 2018 respektive februari 2019). 

Astronomer  tog det unika steget att bearbeta varje datauppsättning på samma sätt även om detta tidigare hade bearbetats av ett annat team. Bearbetningen av data var tidskrävande och komplicerat, men värt det eftersom det gjorde det möjligt för teamet att direkt jämföra bearbetad data från varje uppsättning av observationer med varandra.

Forskarlaget fann tydliga bevis för att observationerna av WASP-121 b hade varierat ljus över tid. Med hjälp av sofistikerad modelleringsteknik visades att dessa tidsmässiga variationer kunde förklaras av vädermönster i exoplanetens atmosfär. En av forskarna i teamet, Quentin Changeat, ESA-forskare vid Space Telescope Science Institute, utvecklar det som följande:

– Vårt dataset representerar en betydande mängd observationstid för en enda planet och är för närvarande den enda konsekventa uppsättningen av sådana upprepade observationer. Informationen som vi extraherade ur dessa observationer användes för att karakterisera (härleda kemin, temperaturen och molnen) i atmosfären på WASP-121 b vid olika tidpunkter. Detta gav en utsökt bild av planeten vars sken förändrats över tid.

Efter att ha analyserat varje dataset fann teamet tydliga bevis på att observationerna av WASP-121 b just varierade över tid. Även om instrumentella effekter kan kvarstå, visade data en uppenbar förändring i exoplanetens hot spot och skillnader i spektralsignatur (som betecknar den kemiska sammansättningen av exoplanets atmosfär) som tyder på en föränderlig atmosfär.

Teamet använde sofistikerade beräkningsmodeller för att försöka förstå det observerade beteendet i exoplanetens atmosfär. Modellerna indikerade att  resultat kunde förklaras av kvasiperiodiska vädermönster, särskilt massiva cykloner som upprepat skapas och avstannar som ett resultat av den enorma temperaturskillnaden mellan den solvända sidan av planeten och den mörka sidan av exoplaneten. Resultatet är ett betydande steg framåt när det gäller att potentiellt observera vädermönster på exoplaneter.

Bild vikipedia som visar en konstnärs föreställning av WASP-121b.

Webbteleskopet kikar in i atmosfären på WASP-107b

 

WASP -107b är en gasplanet som befinner sig 200 ljusår ifrån jorden i Jungfruns stjärnbild.

WASP-107b kretsar kring en stjärna något kallare och mindre massiv än vår sol. Dess massa är likartad med Neptunus. Men storleken är mycket större och nästan i Jupiters storlek. Detta gör att WASP-107b är en ganska "fluffig" gasplanet jämfört med gasjättarna i vårt solsystem.

Men det gör det också möjligt för astronomer att se ungefär 50 gånger djupare in i dess atmosfär än det djup som är möjligt att se in i  Jupiters. Teamet av europeiska astronomer drog nytta av exoplanetens anmärkningsvärda fluffighet genom att observera den med Mid-Infrared Instrument (MIRI) på James Webb Space Telescope (JWST).

Denna möjlighet öppnade ett fönster att se djupt in i atmosfären och reda ut dess kemiska sammansättning. Möjligheterna till detta berodde på att spektralegenskaperna är mycket mer framträdande i en mindre tät atmosfär jämfört med en mer kompakt atmosfär. Studien som nyligen publicerats i Nature, beskriver förekomsten av vattenånga, svaveldioxid (SO2) och silikatmoln men däremot inga spår av metan (CH4). Metan finns på flera av vårt solsystems månar och gasplaneter.

Upptäckten ger viktig information om dynamiken och kemin i WASP-107b atmosfär. För det första antyder frånvaron av metan ett  varmt inre vilket ger en inblick i transporten av värmeenergi i planetens atmosfär. För det andra var upptäckten av svaveldioxid en stor överraskning. Tidigare beräkningar hade förutspått dess frånvaro, men nya klimatmodeller av WASP-107b:s atmosfär visar nu att i dess fluffiga gas bildas svaveldioxid. Även om dess ganska svala sol sänder ut en relativt liten mängd av högenergirika fotoner kan dessa nå djupt in i planetens atmosfär på grund av planetens fluffighet. Denna omständighet möjliggör de kemiska reaktioner som krävs för att producera svaveldioxid.

Molnen i atmosfären består av små silikatpartiklar, ett ämne som finns på många platser  då det är den primära beståndsdelen i sand. 

Det europeiska konsortiet som ingick i studien bestod av 46 astronomer från 29 forskningsinstitutioner i 12 länder. MPIA-teamet ( Max Planck institute for astronomy i Tyskland) bestod av Jeroen Bouwman, Paul Mollière, Thomas Henning, Oliver Krause och Silvia Scheithauer.

Bild https://www.mpia.de/ Konstnärligt koncept av exoplaneten WASP-107b och dess sol. © Illustration: LUCA School of Arts, Belgien/ Klaas Verpoest; Vetenskap: Achrène Dyrek (CEA och Université Paris Cité, Frankrike), Michiel Min (SRON, Nederländerna), Leen Decin (KU Leuven, Belgien) / Europeiskt MIRI EXO GTO-team / ESA / NASA

NY upptäckt i Jupiters atmosfär.

 

NASA:s James Webb Space Telescope har upptäckt en tidigare okänd funktion i Jupiters atmosfär. Det är en snabb jetström som sträcker sig 4800 kilometer över Jupiters ekvator ovan de stora molntäckena. Upptäckten av denna jetstråle ger insikter i hur lagren i Jupiters turbulenta atmosfär interagerar och visar hur Webb kan spåra egenskaper som dessa.

Det här är något som överraskade oss totalt, beskriver Ricardo Hueso vid Baskiens universitet i Bilbao, Spanien, huvudförfattare till artikeln som beskriver upptäckten och som nyligen publicerades i Nature Astronomy.

Det som vi alltid har sett som suddigt dis i Jupiters atmosfär framstår nu i skarpa drag som vi nu kan se följer  planetens snabba rotation, tillägger Hueso.

Forskargruppen analyserade data från Webbs NIRCam (Near-Infrared Camera). Data som insamlats i juli 2022. Även om olika markbaserade teleskop, rymdfarkoster som NASA:s Juno och Cassini och NASA:s rymdteleskop Hubble har observerat Jupiter-systemets förändrade vädermönster har Webbteleskopet tillhandahållit nya upptäckter om Jupiters ringar, månar och atmosfär, noterade  Imke de Pater vid University of California, Berkeley.

Jupiter skiljer sig från jorden på många sätt då Jupiter är en gasjätte och jorden är en stenig tempererad värld men båda planeterna har skiktad atmosfär. Våglängder av infrarött ljus, synligt ljus, radio- och ultraviolett ljus som man observerat Jupiter med under tidigare uppdrag har visat att det i lägre, djupare lager av planetens atmosfär finns stormar och ammoniakismoln.

Den nyupptäckta jetströmmen färdas i en hastighet av cirka 515 kilometer i timmen vilket är dubbelt så snabbt som en kategori 5-orkan här på jorden. Jetströmmen finns cirka 40 kilometer ovanför molnen i Jupiters lägre stratosfär.

Forskarna ska göra ytterligare observationer av Jupiter med Webbteleskopet  för att avgöra om jetströmmens hastighet och höjd förändras över tid.

Medverkande i studien var Ricardo Hueso (Hueso) (UPV), Imke de Pater (UC Berkeley), Thierry Fouchet (Observatoriet i Paris), Leigh Fletcher (University of Leicester), Michael H. Wong (UC Berkeley)

Bild vikipedia på Jupiter tagen 1979 från Voyager 1. Bilden har förbättrats för att framhäva detaljer.

Metan och koldioxid i atmosfären i K2-18 b. Kan innebära liv på planeten.

 

K2-18b är en exoplanet som kretsar kring den röda dvärgstjärnan K2-18 på 124 ljusårs avstånd från Jorden. Planeten är 8,6 gånger mer massiv än jorden.

NASA: s James Webb Space Telescope hittade intressanta molekyler i  K2-18 b:s atmosfär. Upptäckten av kolbärande molekyler som metan och koldioxid. Webbs upptäckt läggs till de senaste studierna som tyder på att K2-18 b kan vara en Hyceanplanet. På en hyceanplanet finns väte i atmosfären och hav bestående av vatten på ytan.. 

Den första insikten i de atmosfäriska egenskaperna hos denna exoplanet som finns i den beboeliga zonen runt sin sol kom från observationer med NASA: s  Hubbleteleskop.

K2-18 b finns  i riktning mot stjärnbilden Lejonet. Exoplaneter som K2-18 b med storlek mellan jorden och Neptunus finns inte i vårt solsystem (men är en vanlig planettyp i andra solsystem). Denna brist på motsvarande närliggande planeter innebär att dessa "sub-Neptunus" är dåligt förstådda och arten av deras atmosfärer är en fråga som debatteras bland astronomer. Överflödet av metan och koldioxid och bristen på ammoniak stöder hypotesen att det kan finnas ett hav av flyttande vatten under den väterika atmosfären på K2-18 b.

Webb-observationerna gav också en trolig detektion av en molekyl som kallas dimetylsulfid (DMS). På jorden uppstår denna bara från liv. Men då K2-18 b ligger i den beboeliga zonen och nu visat sig innehålla  kolbärande molekyler, betyder inte det nödvändigtvis att planeten har livsformer. Planetens storlek - med en radie 2, 6 gånger större än jorden innebär att planetens inre sannolikt innehåller en stor mantel bestående av is under hårt tryck likt på Neptunus. Men på K2-18 b med en tunnare väterik atmosfär och en havsyta. Men havet kan vara för varmt för att hysa livsformer och är kanske inte i  flytande form.

Även om denna typ av planet inte existerar i vårt solsystem, är sub-Neptunusplaneter den vanligaste typen av planet som  är kända i vår galax, beskriver teammedlem Subhajit Sarkar vid Cardiff University. Teamets resultat har godkänts för publicering i The Astrophysical Journal Letters.

Bild en illustratörs tolkning av K2-18b (blå) kretsande runt sin sol den röda dvärgstjärnan K2-18. På bilden ses  ytterligare en exoplaneten runt solen K2-18c.

Termometermolekyl" bekräftad på exoplaneten WASP-31b

 

WASP-31b är en så kallad "het Jupiter" med låg densitet som kretsar kring den metallfattiga dvärgstjärnan WASP-31. Exoplaneten upptäcktes 2010 och den ligger i stjärnbilden Kratern ungefär 1305 ljusår från oss.

Kromhydrid (CrH) är en molekyl som är relativt sällsynt och känslig för temperatur. Just därför är den användbar som "termometer av stjärnor", enligt astronomen Laura Flagg vid Cornell university eftersom den bara är riklig i ett smalt intervall det mellan 900-1700 celcius.

Flagg är forskningsassistent i astronomi vid College of Arts and Sciences (A &S), och har använt denna och andra metallhydrider för att bestämma temperaturen hos mindre heta stjärnor och bruna dvärgar. I teorin, beskriver hon, kan kromhydrid vara temperaturvisare i heta Jupiter-exoplaneter vilka är jämförbara i temperatur med bruna dvärgar - om dessa speciella molekyler finns i dessas atmosfärer.

Nu har Flagg och ett team av forskare vid Cornell university med hjälp av högupplösta spektralobservationer, bekräftat  närvaron av kromhydrid i en exoplanetatmosfär den hos  WASP-31b.

Kromhydrid har inte tidigare upptäckts i någon exoplanets atmosfär så detta fynd är  första upptäckten av en metallhydrid i ett högupplöst exoplanetspektrum, beskriver forskarna.

Den definitiva upptäckten av metallhydrider i WASP-31b är ett viktigt framsteg i förståelsen av heta jätteplanetatmosfärer, beskriver Flagg, även om upptäckten inte ger ny information om den enskilda planeten.

"Kromhydridmolekyler är mycket temperaturkänsliga", skriver Flagg i studien. Vid varmare temperaturer ses bara krom. Och vid lägre temperaturer blir det andra saker som ses. Så det finns bara ett specifikt temperaturområde, av cirka 900-1700 celcius, där kromhydrid finns i överflöd.

I vårt solsystem är den enda upptäckten av denna molekyl i solfläckar, skriver Flagg.

I sin forskning använder Flagg högupplöst spektroskopi för att upptäcka och analysera exoplanetatmosfärer och jämföra det totala ljuset från system när planeten är vid sidan av sin stjärna, mot när planeten är framför sin stjärna och blockerar en del av stjärnans ljus. Vissa element blockerar mer ljus vid vissa våglängder och mindre ljus vid andra våglängder något som avslöjar vilka element som finns på planeten.

"Hög spektral upplösning innebär att vi har mycket exakt våglängdsinformation", skriver Flagg. "Vi kan få tusentals olika linjer. Vi kombinerar dem med olika statistiska metoder, med hjälp av en mall som visar en ungefärlig uppfattning om hur spektrumet ser ut – och vi jämför det med insamlad data och matchar det. Om det matchar bra finns det en signal. I det här fallet gav kromhydridspektra en signal.

Krom är sällsynt, även vid rätt temperatur så forskare behöver känsliga instrument och teleskop, beskriver Flagg.

För att analysera WASP-31b använde forskarna högupplöst spektra från en  observation i mars 2022 som en del av kartläggningen från Exoplanets with Gemini Spectroscopy från Hawaiis Maunakea, med hjälp av Gemini Remote Access to CFHT ESPaDOnS Spectrograph (GRACES).

Flagg är huvudförfattare till "ExoGemS Detection of a Metal Hydride in an Exoplanet Atmosphere at High Spectral Resolution", publicerad 16 augusti i ApJ Letters. Medförfattare inkluderar: Ray Jayawardhana, Hans A. Bethe professor och professor i astronomi (A &S); Jake D. Turner, Hubble-forskare vid Cornell Center for Astrophysics &; Planetary Science; Ryan J. MacDonald, tidigare forskningsassistent vid Carl Sagan Institute och nu NASA Sagan Fellow vid University of Michigan; och Adam Langeveld, postdoktoral forskare i astronomi (A&S). Flagg, Turner och Langeveld ingår i Jayawardhanas forskargrupp.

Bild vikipedia Hot Jupiter, exoplanet WASP-31b som en konstnär ser denna planet. WASP-31b ligger i stjärnbilden Kratern ungefär 1305 ljusår från jorden.

Neptunus mörka fläck sedd från Jorden

 

Rymdsonden Voyager 2 upptäckte en mörk fläck när den passerade förbi Neptunus 1989. En fläck som försvann några år senare. “Sedan den första upptäckten av en mörk fläck på Neptunus (fler kortlivade sådana har upptäckts senare) har jag alltid undrat vad dessa kortlivade och svårobserverade formationer är” skriver Patrick Irwin, professor vid Oxfords universitet i Storbritannien och forskningsledare för en studie som publicerades nyligen  om ämnet i Nature Astronomy.

Irwin och hans forskargrupp använde i sin forskning data från ESO:s VLT (very large telescope) för att avfärda den tidigare hypotesen att de mörka fläckarna är klara områden i moln. De nya observationerna indikerar att de istället bildas av partiklar i ett skikt under det synliga disskiktet då is- och dispartiklar blandas i Neptunus atmosfär. 

Att nå denna insikt har inte varit lätt då de mörka fläckarna inte är långvariga fenomen vilket har gjort det omöjligt för astronomerna att studera dem tillräckligt länge och ingående för att säkert säga vad de är. En möjlighet uppstod dock med NASA/ESA:s Hubbleteleskop med vilket man upptäckte ett flertal mörka fläckar i Neptunus atmosfär 2018, bland annat på planetens norra halvklot. Irwin och hans forskarkollegor började då studera fläckarna med ett instrument som är idealiskt för detta ändamål.

MUSE-instrumentet (Multi Unit Spectroscopic Explorer) som finns på VLT. Med detta kunde man dela upp det reflekterade solljuset från Neptunus i dess komponentfärger (våglängder) för att erhålla ett 3D-spektrum. Eftersom ljus i olika våglängder härrör från olika djup i Neptunus atmosfär ges ett spektrum större möjlighet att bestämma den mörka fläckens höjd i atmosfären. Spektrumet bidrog också med information om sammansättningen i de olika skikten i atmosfären och ledtrådar till varför fläcken ser mörk ut.

Observationerna ledde till ett oväntat resultat. Under arbetet upptäcktes en sällsynt ljus molntyp som bildas på stort djup och som inte har observerats tidigare med rymdteleskop, beskriver en av medförfattarna till studien, Michael Wong vid University of California, Berkeley, USA. Denna ovanliga molntyp uppträdde som en ljus fläck bredvid den större mörka fläcken och i samma atmosfärsskikt. Det är en ny tidigare okänd molntyp som är distinkt från de små ljusa “följemoln” av metanis som tidigare har setts på höga nivåer. 

Bild https://www.eso.org/ Med hjälp av ESO:s Very Large Telescope (VLT) har astronomer observerat en stor mörk fläck i Neptunus atmosfär, med en oväntad ljus fläck som följeslagare.

Nya rön om exoplanet TRAPPIST-1 c

 

Fritt från vikipedia: TRAPPIST-1c är en stenig Venus-lik exoplanet 39 ljusår från jorden i riktning mot stjärnbilden Vattumannen. Planeten kretsar runt den röda dvärgen Trappist-1 på 2,4 dygn och antas inte ligga i den beboeliga zonen av Trappist-1 utan är förmodligen en het  planet. Den antas ha en bunden rotation runt sin stjärna, så att samma sida alltid riktas mot stjärnan vilket resulterar i att ena sidan av planeten har permanent dag, medan den andra har permanent natt. Den är 1,156 gånger så massiv som jorden vilket gör den mer massiv än de andra sex  planeterna som ingår i systemet. Den har en radie av 1,056 % gånger  av jordens.

Ett internationellt forskarlag har nu använt NASA:s rymdteleskop James Webb för att beräkna mängden värmeenergi från  stenplaneten TRAPPIST-1 c. Resultatet tyder på att planeten troligen inte har en atmosfär eller om den finns är mycket tunn.

Dagstemperaturen på TRAPPIST-1 c  är över 100 C  . Den precision som krävs för mätningar av detta slag visar Webbs användbarhet i att karakterisera stenexoplaneter som liknar dem i vårt solsystem (ex Jordens).

Resultatet från studien ger uppslag till  ytterligare ett steg för att hitta planeter kring små röda dvärgstjärnor som TRAPPIST-1 (den vanligaste typen av stjärna i Vintergatan) som kan upprätthålla atmosfärer.

Vi vill veta om stenplaneter har atmosfär eller inte. Förr kunde vi egentligen bara studera planeter med kraftiga, väterika atmosfärer. Med Webb kan vi söka efter atmosfärer som domineras av syre, kväve och koldioxid, beskriver Sebastian Zieba, doktorand vid Max Planck-institutet för astronomi i Tyskland och förste-författare till studien som publicerades nyligen i Nature.

"TRAPPIST-1 c är intressant eftersom det är en planet dom liknar Venus. Den är ungefär lika stor och tar emot en liknande mängd av strålning från sin sol som Venus får från vår sol, beskriver medförfattare Laura Kreidberg, vid Max Planck.

TRAPPIST-1 c är en av Sju stenplaneter som kretsar runt en ultrasval röd dvärgstjärna (en M-dvärg) i detta fall 40 ljusår från jorden. Även om planeterna är lika stora och massiva som de inre steniga planeterna i vårt eget solsystem, är det inte klarlagt om de har liknande atmosfärer (Trappist-1 systemet har sju stenplaneter av ungefär samma storlek som Jorden). Under de första miljarder åren av M-dvärgars existens avges svag röntgen och ultraviolett strålning något som kan utplåna en ung planets atmosfär. Dessutom kan det ha funnits tillräckligt med vatten, koldioxid och andra flyktiga ämnen tillgängliga för att skapa betydande atmosfärer då planeterna bildades.

Data från studien visar att det är osannolikt att planeten är en planet lik Venus med en tjock CO2-atmosfär med svavelsyramoln.

Frånvaron av en tjock atmosfär tyder på att TRAPPIST-1 c kan ha bildats med relativt lite vatten tillgängligt. Om de kallare, mer tempererade TRAPPIST-1-planeterna längre ut från sin sol bildades under liknande förhållanden, kan de också ha bildats  med brist  på vatten och andra komponenter som är nödvändiga för att  en planet ska bli livsvänlig.

Den känslighet som krävs för att skilja mellan olika atmosfäriska scenarier på en så liten planet så långt borta är anmärkningsvärd. Minskningen av ljusstyrkan som Webb upptäckte under den sekundära förmörkelsen då planeten passerade framför sin sol var bara 0,04 procent: motsvarande som att se på en skärm med 10000 små glödlampor och uppmärksamma att  fyra av dem har slocknat.

Det är extraordinärt att vi kunnat mäta ovan, skriver Kreidberg. Det har funnits frågor i årtionden om och hur stenplaneter kan behålla atmosfärer. Webbs förmåga leder oss verkligen in i en tid där vi kan börja jämföra exoplanetsystem med vårt eget solsystem på ett sätt som vi aldrig kunnat tidigare.

Bild vikipedia, konstnärs föreställning av TRAPPIST-1c.

WASP-76b är så het att råmaterial till sten svävar i dess atmosfär.

 

"WASP-76b är en exoplanet klassificerad som en het Jupiter. Den finns i riktning mot stjärnbilden Fiskarna och kretsar kring sin sol, WASP-76 på ett avstånd av cirka 0,033 astronomiska enheter (AU en AU är avståndet vår sol och Jorden). Omloppstiden för WASP-76b är cirka 1,8 dagar. Dess massa är ungefär 0, 92 gånger av Jupiters".  Citerat fritt  från vikipedia.

WASP-76b har ingen yta (den består enbart av gas) men har en massiv och varm atmosfär. Temperaturen är i genomsnitt 2000 C. Det är tillräckligt varmt för att mineral och stenbildande element som kalcium, nickel och magnesium ska förångas och flyta runt i den tjocka atmosfären (gasen). Utöver det regnar järn förmodligen ner från molnen. Planetexperter som har studerat WASP-76b vill veta mer om dess atmosfär och dess bildande. Nyligen såg ett forskarlag under ledning av astronomen Stefan Pelletier på WASP-76b då när den passerade framför sin stjärna.

De använde MAROON_X ett högupplösande spektrogram för att mäta kemin i planetens atmosfär. De hittade ca 11 stenbildande element som flyter runt i den tjocka atmosfären. Dessa element inkluderar natrium, kalium, litium, nickel, mangan, krom, magnesium, vanadin, barium, kalcium och järn. Studier av planeter som WASP-76b ger ledtrådar till processen vid planetbildning. Astronomer tror att planeter vanligtvis bildas relativt nära sin moderstjärna (sol).

Dessa planeters metalliska och steniga material tål värme. Gas- och isjättevärldarna kan också komma relativt nära varandra. Men så småningom migrerar de till platser där deras flyktiga element (väte, etc.) kan bestå.Det är så det förmodligen hände i vårt eget solsystem. Så ett av målen i sökandet efter exoplaneter är att ta reda på om planetbildning sker på ungefär samma sätt vid alla stjärnor.

 (Det låter konstigt. Vad sker för att de ska flytta på sig? Det måste i så fall vara en naturlig händelse som sker frågan är vad som styr det. Tvekar på denna lösning. Kan det istället vara gravitationshändelser mellan skilda kroppar som slumpmässigt får planeter att vandra bort från sin sol eller stanna kvar i närheten eller dras närmre sin sol?). 

När astronomer började hitta exoplaneter var heta stora gasplanetrar  de man fann först och gav dem beteckningen heta Jupitrar. De är stora och kan vanligtvis ses i bländningen av sina moderstjärnor vid sin passage framför dessa. De kretsar nära sina stjärnor vilket värmer upp dem. Det är där termen "het Jupiter" har sitt ursprung.

När det gäller WASP-76b förångar extrem värme metaller. Normalt, på en stenig värld, skulle dessa metalliska element stelna. Det är vad som hände här på jorden, Mars, Jupiter och på Merkurius. Men för denna heta Jupiter blir metallerna en del av gasen. Intressant nog finns metaller också i gasjättarna i vårt eget solsystem, men dessa världar (Jupiter etc)  är mycket kallare än WASP-76b. Så metallelementen här är "frusna" och de dyker inte upp i atmosfärerna, enligt astronom Pelletier. 

Bild vikipedia konstnärlig bild av den Jupiterstora WASP-76b (baserat på insamlad data från 2020)

Rubidium och samarium upptäckt i en exoplanets atmosfär.

 

Med hjälp av Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations (ESPRESSO)  har astronomer vid den kinesiska vetenskapsakademin (CAS) undersökt atmosfären hos MASCARA-4b – en avlägsen exoplanet och ultrahet Jupiterstor planet. Studien publicerades den 11 april på arXiv pre-print-servern och visade på rubidium och samarium i denna exoplanets atmosfär. Det är första gången dessa ämnen hittats i en planets atmosfär

MASCARA-4b är en gasjätte som kretsar runt sin sol MASCARA-4 cirka 556 ljusår från jorden. Planeten har en medeltemperatur av  ca 2000 C. Dess sol MASCARA-4 är en ljusstark stjärna av A-typ. 

Planetens storlek är ca 1,51 Jupiterradier och dess massa är 1,67 Jupitermassor vilket ger en densitet av 0,48 g / cm3. Planeten kretsar  ett varv runt sin sol  var 2,82: e dag, på ett avstånd av 0, 047 AU från denna. På grund av dess stora atmosfäriska skalhöjder och transmissions-spektroskopimetrisk (TSM) är MASCARA-4b ett utmärkt mål för atmosfärisk karakterisering.

Därför bestämde sig detta team av astronomer under ledning av Zewen Jiang vid CAS Key Laboratory of Optical Astronomy i Peking, Kina, för att observera MASCARA-4b med ESPRESSO vilket är en fibermatad ultrastabil echelle-spektrograf med hög upplösning, monterad på Very Large Telescope (VLT) vid Europeiska sydobservatoriet (ESO) i Cerro Paranal, Chile.

"Två passager av MASCARA-4 b observerades en den 13 februari 2020 och en den 1 mars 2020 med ESPRESSO.

 Observationerna visade på flera tyngre ämnen i atmosfären på MASCARA-4 b bland annat rubidium (Rb), samarium (Sm), liksom joner av titan (Ti) och barium (Ba). Detta är första gången som Rb och Sm detekteras i atmosfären på en exoplanet, medan Ti och Ba rapporterats i flera andra exoplaneters atmosfär.

Det noterades att Sm, med atomnummer 62, är det tyngsta grundämne som upptäckts i atmosfären av en exoplanet. Det är också det första grundämnet i lantanidserien (Den serie av 15 grundämnen som i det periodiska systemet börjar med lantan (atomnr 57) och slutar med lutetium (atomnr 71). som har upptäckts på en exoplanet.

Förutom de ovan nämnda upptäckterna bekräftade studien också tidigare upptäckter av magnesium (Mg), kalcium (Ca), krom (Cr) och järn (Fe) i atmosfären på MASCARA-4b. Författarna till artikeln uppmuntrar till ytterligare atmosfäriska studier av exoplaneter för att söka andra sällsynta ämnen.

Bild vikipedia på storleksförhållande av stjärnklasser. Stjärnan som ovan planet finns vid är av storlek A. Följ länken här på än mer intressant  info om skillnader mellan olika stjärnklasser (spektralklasser).

Exoplanet HD-2047496 b mister sin atmosfär.

 

En  från oss avlägsen mini-Neptunus planet antas ha atmosfär eller  hav eller en kombination av båda även om detta inte blir beständigt just på denna planet. Exoplaneten betecknad HD-2047496 b  finns cirka 77 ljusår från jorden.

Upptäckten av denna kan hjälpa forskare att bättre förstå hur planetsystem utvecklas och varför det saknas neptunuslika världar nära sina moderstjärnor i Vintergatan.

Teamet av planetforskare från hela världen kunde karakterisera exoplanetens egenskaper medan de analyserade data från dess stjärna (sol) insamlat av High Accuracy Radial velocity Planet Searcher (HARPS). De kombinerade dess data med data från Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) och avslöjade ljusstyrkan och våglängderna för ljuset från stjärnan, HD-207496 (dess sol) avslöjade exoplanetens egenskaper när planeten passerade sin sol från oss sett. 

Astronomerna kunde bestämma att HD-2047496-b (alternativt namn TOI-1099 b), har en diamerter av 2,25 gånger större än jorden, medan dess massa är cirka 6, 1 gånger lägre. Detta innebär att exoplaneten har mindre täthet än jorden vilket ledde till att teamet kategoriserar den som en "mini-Neptunus" - en planet som är mindre massiv än Neptunus men som fortfarande liknar denna.

Teamet kunde också beräkna att HD-2047496-b kretsar kring sin stjärna på 6,4 jorddagar på ett avstånd av bara 9,4 miljoner kilometer avstånd. Men allt med denna  värld är inte helt konstaterat.

HD-2047496-b har sannolikt en stenig kärna täckt av mestadels vatten eller gas, men forskarna vet inte vilket, eller om här finns både ock. Men vad som täcker HD-2047496-b: s steniga kärna, är det sannolikt tillfälligt.

Även om dess sol HD-2047496 endast är cirka 80% av solens massa och 79% av vår sols diameter, är den fortfarande tillräckligt stor för att dess gravitation ska dra till sig exoplanetens atmosfär som består av väte- eller heliumatmosfär, enligt teamets datamodell.

De flesta Neptunusliknande planeter som kretsar kring stjärnor på så litet avstånd skulle ha fått sina atmosfärer avskalade sina eventuella hav kokade bort. Något som kan förklara att Neptunusliknande planeter sällan ses vid detta avstånd från sin sol.

" De Neptunusstora planeterna reduceras i storlek  därför över tid till att bestå enbart av sina steniga kärnor. Då HD-2047496-b undgått detta öde hittills beror det troligast på att dess sol endast är cirka 520 miljoner år gammal vilket innebär att solsystemet  relativt ungt, särskilt jämfört med vårt 4,6 miljarder år gamla solsystem. Därför har dess sol inte ännu hunnit att dra till sig planetens atmosfär (eller kokat bort havet). Men över tid kommer detta troligast att ske.

Astronomerna beräknar att om planetens atmosfär inte redan har avlägsnats och lämnat efter sig ett hav så bör den rivas bort inom de närmaste 500 miljoner åren. Detta kommer att lämna HD-2047496-b antingen som en stenig kärna täckt av hav, eller en helt karg naken planetkärna oberoende av om den har en blandning av hav och atmosfär eller inte. Teamet föredrar en förklaring till planeten som ser den täckt av en blandning av atmosfär och hav snarare än bara ett hav eller bara en atmosfär, men tillade att ytterligare undersökning av denna värld är nödvändig för att förstå dess sammansättning.

Teamets forskning har accepterats för publicering i tidskriften Astronomy & Astrophysics och finns tillgänglig på pappersförvaret arXiv.

Bild från www.pxfuel.com

Webb-teleskopet har upptäckt en planet med en mycket annorlunda atmosfär

 

WASP-39b finns i Jungfruns stjärnbild och cirka 700 ljusår från jorden dess sol är WASP-39.

Webbteleskopet och med flera teleskop ex NASA: s Hubble och Spitzerteleskop har tidigare avslöjat isolerade ingredienser i denna planets atmosfär. Men de nya avläsningarna från Webb ger en fullständig meny av innehåll  och  tecken på aktiva kemiska reaktioner och moln i denna atmosfär.

De senaste uppgifterna ger  en antydan av hur dessa moln kan se ut på nära håll. Det är uppbrutna moln /exempel från jorden på uppbrutna moln är ex cumulusmoln) snarare än ett enda molnhöjt täcke över hela planeten. Så är det även på Jorden som inte heller denna är helt höljd i moln som ex Venus är.

Webb-teleskopets uppsättning av mycket känsliga instrument tränades för att undersöka atmosfären i WASP-39 b. Denna ligger nära sin sol ca åtta gånger närmre sin sol än Merkurius är vår sol och har en storlek som Saturnus.

Fynden bådar gott för förmågan hos Webbs instrument att genomföra  breda spektrum från undersökningar av alla typer av exoplaneter som vetenskapssamhället hoppas finna spännande fynd på. Det inkluderar att undersöka atmosfärerna hos mindre och steniga planeter som de i TRAPPIST-1-systemet. 

"Vi observerade WASP-39 b med flera instrument som tillsammans gav oss en bred del i det infraröda spektrumet och en mängd kemiska fingeravtryck som varit otillgängliga fram till detta uppdrag, säger Natalie Batalha, astronom vid University of California, Santa Cruz, som bidrog till och hjälpte till att samordna den nya forskningens resultat.

Sviten av upptäckter av atmosfärens innehåll beskrivs i en uppsättning av fem nya vetenskapliga artiklar, varav tre är i press och två av dem är under granskning. Bland avslöjandena är den första gången svaveldioxid en molekyl som framställs ur kemiska reaktioner som utlöses av högenergiljus från en  sols strålning upptäckts i en exoplanets atmosfär.

 "Det är första gången vi ser konkreta bevis på fotokemi - kemiska reaktioner initierade av energirikt stjärnljus - på en exoplanet", säger Shang-Min Tsai, forskare vid University of Oxford i Storbritannien och huvudförfattare till artikeln.

"Planeter förändras och förvandlas genom att de kretsar i sin sols strålningsbad", säger Batalha och tillägger att på jorden får detta livet att frodas.

WASP-39 b närhet till sin sol gör den till ett laboratorium för att studera effekterna av strålning från solstrålning på exoplaneter.

För att se ljuset från WASP-39 b spårade Webb planeten när den passerade framför sin stjärna, så  en del av stjärnans ljus kunde filtreras genom planetens atmosfär. Olika typer av kemikalier i atmosfären absorberar olika färger i spektrum de färger som saknas berättar för astronomer vilka molekyler som finns. Genom att se på universum i infrarött ljus kan Webb plocka upp kemiska fingeravtryck som inte kan upptäckas i synligt ljus.

Andra atmosfäriska beståndsdelar som detekterades av Webb-teleskopet inkluderade natrium, kalium och vattenånga.

Webb upptäckte även koldioxid. Under tiden då observationen gjordes detekterades kolmonoxid men signaturer av metan (CH4) och vätesulfid saknades. Om dessa  molekyler förekommer är det vid mycket låga nivåer.

Att ha en sådan komplett lista över kemiska ingredienser i en exoplanets atmosfär ger forskare en glimt av överflödet av olika element i förhållandet till varandra, såsom kol-till-syre eller kalium-till-syre-förhållande. Det ger i sin tur inblick i hur denna planet – och kanske andra – bildades ur den skiva av gas och stoft som omgav moderstjärnan i dess yngre år.

Spännande tider och resultat väntar med James webbteleskopet.

Bild vikipedia på Wasp-39b som visar hur man anser det kan se ut på plats.

Slumptal är metoden vid sökandet efter att beskriva varmt väte i exoplanet-atmosfärer

 

Att upptäcka egenskaperna hos kvantsystem som består av ett flertal interagerande partiklar är en enorm utmaning. De kan tolkas matematiskt men är omöjliga att upptäcka. Att bryta den gränsen skulle leda till mängder av nya rön och tillämpningar inom fysik, kemi och materialvetenskap.

Nu har forskare vid Center for Advanced Systems Understanding (CASUS) vid Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR)  tagit ett stort steg framåt för detta genom  att beskriva det som kallas varmt tätt väte -väte som finns under extrema förhållanden  under högt tryck. Deras arbete är (ska eller är nu publicerat) i Physical Review Letters.

Forskarnas arbetssätt baserades på en metod där man använde slumptal något som nu för första gången kan lösa den grundläggande kvantdynamiken hos de inblandade elektronerna då många väteatomer interagerar under förhållanden som finns till exempel i planeter eller i fusionsreaktorer.

Väte är det vanligaste elementet i universum. Det är bränslet som driver stjärnorna inklusive vår sol och det utgör det inre av planeter som ex gasjätten Jupiter. Den vanligaste formen av väte i universum är inte den osynliga och luktfria gasen eller de vätemolekyler vatten innehåller.

Det är det varma täta vätet från stjärnor och planeter innebärande extremt komprimerat väte som i vissa fall kan leda elektricitet lika bra som metaller. Forskning om varm tät materia fokuserar på materia under förhållanden under mycket höga temperaturer eller tryck som vanligtvis finns överallt i universum dock ej naturligt på Jorden. För att försöka belysa egenskaperna hos väte och annan materia under extrema förhållanden, förlitar sig forskare mycket på datasimuleringar. En allmänt använd metod kallad täthetsfunktionalteori(DFT). 

Trots sin framgång i många sammanhang har denna metod misslyckats med att beskriva varmt tätt väte. Den främsta anledningen är att exakta datasimuleringar kräver exakt kunskap om interaktionen mellan elektronerna i varmt tätt väte.

I den nya publikationen visar författarna Maximilian Böhme, Dr. Zhandos Moldabekov, Young Investigator Group Leader Dr. Tobias Dornheim (CASUS-HZDR) och Dr. Jan Vorberger (Institute of Radiation Physics-HZDR) för första gången att egenskaper hos varmt tätt väte kan beskrivas mycket exakt med så kallade Quantum Monte Carlo (QMC) simuleringar.

 

När det gäller vätgas skulle Böhmes och hans kollegors arbete potentiellt kunna bidra till att klargöra detaljerna i hur varmt tätt väte blir metalliskt väte, en ny fas av vätgas som studeras intensivt både genom experiment och simuleringar. Att generera metalliskt väte experimentellt i labbet kan möjliggöra intressanta applikationer i framtiden.

Den som är intresserad av vårt solsystems planeter och månar följ gärna länken här  som där vårt  solsystems planeters atmosfärinnehåll beskrivs). Länken är från vikipedia.

 Bilden ovan från vikipedia visar däremot citat från vikipedia ”Graphs of escape velocity against surface temperature of some Solar System objects showing which gases are retained. The objects are drawn to scale, and their data points are at the black dots in the middle”.

Cesium har upptäckts i atmosfären av en vit dvärgstjärna

 

Genom att analysera data insamlad av teleskopet Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer(FUSE) har ett internationellt team av astronomer upptäckt cesium i atmosfären hos en het vit dvärgstjärna som har beteckningen HD 149499B. Fyndet rapporterades den 3 november på arXiv pre-print-servern och markerar första gången cesium har identifierats i atmosfären hos en het vit dvärg.

Vita dvärgstjärnor är stjärnor som en gång haft en storlek som ex vår sol och därefter kollapsat till en dvärgstjärna av en mycket liten storlek efter att de fått slut på sitt kärnbränsle. En typisk vit dvärg har en radie av 1 procent av vår sols men grovt räknat samma massa. Detta motsvarar en densitet på cirka 1 ton per kubikcentimeter.

På grund  den höga tyngdkraft som råder här är de kända för att ha atmosfärer bestående av antingen rent väte eller rent helium. En liten del av dem visar dock spår av tyngre element i sin atmosfär.

Hittills har 18 grundämnen med atomnummer högre än 28  identifierats i atmosfärer hos vita dvärgar.

Men i dagarna har  denna grupp astronomer under ledning av Pierre Chayer från Space Telescope Science Institute i Baltimore, Maryland, fyndet av cesium (Cs), vilket har atomnummer 55, i atmosfären av HD 149499B. En ljus heliumrik vit dvärgstjärna där det råder en temperatur av ca 49200 C.

Detektionen gjordes mellan 2000 och 2006 av FUSE´telekopet. Det tar tid att analysera allt som samlas in från teleskopen (min anm).

Allt som allt detekterades tretton cesiumlinjer i FUSE-spektrumet med bredd i intervallet 2,3–26,9 mÅ. Astronomerna tillade att alla dessa övergångar härrör från låga energinivåer som sträcker sig från tio tusen till några tiotusentals cm−1.

Enligt författarna till studien är cesiumdetektering i atmosfären av HD 149449B inte förvånande med tanke på att listan över element som identifierats tidigare i atmosfärer i vita dvärgar. Grundämnen har ökat avsevärt sedan detekteringen av germanium i en vit dvärgs atmosfär hittades under 2005.

Överflödet av cesium i atmosfären av HD 149449B beräknades vara -5, 45 (cesium till helium överflödsförhållande), vilket är -3, 95 i termer av massfraktion. Detta resultat gör cesium till det vanligaste grundämnet med nummer över 28 som observerats i just HD 149499B.

Sammanfattningsvis; resultaten gör att nu att  forskarna försöker hitta den mest troliga hypotesen som förklarar närvaron av cesium i atmosfären. 

"Radioaktiv levitation är dock det mest troliga naturfenomenet för att förklara dess närvaro .... Även om strålande levitation komplicerar tolkningen av källan till cesiumet möjliggör det uppbyggnad av stora överflöd och därmed detektering av de ämnen som annars inte skulle detekteras," avslutade författarna artikeln till tidningen arXiv.

Bild från 

SIMBAD databas på den ovan omtalade HD149499

Exoplanet GJ 1252b saknar atmosfär.

 

GJ 1252b är en jordliknande exoplanet 66 ljus år bort från oss. Den finns runt en dvärgsol av M- typ. En röd dvärgstjärna vilket är den vanligaste typen av stjärna därute. Men om en planet finns i den zon runt dessa där liv kan uppstå finns en strålningsrisk från dessa aktiva stjärnor som får atmosfären att koka bort. Något som skett här.

Arbetet som ledde till avslöjandet om planetens existens och att den saknar atmosfär och vilken fick beteckningen GJ 1252b, beskrivs i The Astrophysical Journal Letters.

Planeten kretsar kring sin stjärna med två varv per dag. 12 timmar jordtid per varv. Planeten är något större än jorden och som vi då förstår utefter ovanstående finns den mycket närmare sin sol än jorden är från vår sol vilket gör GJ 1252b intensivt het och ogästvänlig.

"Trycket från strålningen från stjärnan är enormt och tillräckligt för att blåsa bort planetens atmosfär", säger Michelle Hill, UC Riverside astrofysiker och medförfattare till studien.

Jorden förlorar också en del av sin atmosfär över tid på grund av solen, men vulkaniska utsläpp och andra kolcykelprocesser gör förlusten knappt märkbar genom att dessa processer fyller på det som går förlorat. Men i större närhet till en sol kan en planet inte fylla på den mängd som går förlorad.

I vårt solsystem blev detta Merkurius öde. Den har en atmosfär, men extremt tunn, bestående av atomer som sprängs itu av solens strålning. Den extrema värmen från solen får dessa atomer att avdunsta ut i rymden. En gång finns ingen atmosfär kvar här.

Strålningen på GJ 1252b visar att dess  dagstemperaturer beräknas till ca 1300C, varmt nog för att guld, silver och koppar skulle smälta på planeten. Värmen, i kombination med antaget lågt yttryck är det som fick forskarna att förstå att det inte finns någon atmosfär.

Forskningen leddes av Ian Crossfield vid University of Kansas. Den inkluderade även forskare från UC Riverside samt NASA: s Jet Propulsion Laboratory, Caltech, University of Maryland, Carnegie Institution for Science, Max Planck Institute for Astronomy, McGill University, University of New Mexico och University of Montreal.

Bild från Nasa av en illustration av hur det kan ses  ut då atmosfären blåses bort från en planet av en närliggande stjärna (sol). (NASA)

Finns gasen metylbromid (Brommetan) på exoplaneter kan det vara tecken på liv.

 

Broccoli är en växt tillsammans med flera andra växter och mikroorganismer som avger gaser som hjälper dem att eliminera toxiner. Forskare tror att sökande efter gaser av detta slag kan ge övertygande bevis på liv på andra planeter (om man finner dem).

Dessa gaser bildas när organismer tillsätter en kolatom och tre väteatomer till ett oönskat kemiskt element (toxiner som är till skada elimineras då). Denna process, kallas metylering och kan omvandla potentiellt giftiga toxiner till gaser som  släpps ut i atmosfären. Om dessa gaser upptäcks i en planets atmosfär skulle det indikera på eventuellt liv någonstans på den planeten. 

Metylering är så utbredd på jorden att vi antar att det bör ske på fler platser därute om där finns liv, säger Michaela Leung, planetforskare vid UCR (University of California – Riverside). "De flesta celler har mekanismer för att eliminera föroreningar."

En metylerad gas, metylbromid, har flera fördelar jämfört med andra gaser som traditionellt ingår i sökandet efter liv utanför vårt solsystem. Leung genomförde nyligen en studie som publicerades i The Astrophysical Journal där Leung visar sitt resultat efter att ha studerat och kvantifierat metylbromids fördelar.

För det första stannar metylbromid i atmosfärer under en kortare tid än konventionella biosignaturgaser.

"Om du hittar det är chansen stor att den inte släpptes ut för så länge sedan - och det som gjorde det  fortfarande gör det”, säger Leung.

Metylbromid utsöndras av högre livsformer snarare än som exempelvis metan som kan komma från mikrober. Men man ska även ta hänsyn till att det är en gas som kan komma  från en vulkan eller någon annan geologisk process.

"Det finns dock begränsade sätt att generera denna gas med icke-biologiska medel, så att hitta den är mer vägledande för livet än för vulkanism", säger Leung.

Dessutom absorberar metylbromid ljus likt även en annan biosignatur, metylklorid vilket gör att om båda dessa gaser närvarar är det än troligare att det finns liv.

Även om metylbromid är utbredd på jorden är det inte lätt att upptäcka i vår atmosfär på grund av intensiteten i vår sols UV-ljus. Ultraviolett strålning utlöser kemiska reaktioner som bryter ner vattenmolekyler i atmosfären och delar upp dem i gasförstörande produkter. Studien visade dock att metylbromid lättare skulle kunna detekteras runt en M-dvärgstjärna än i system med en sol som vår eller liknande solsystem. M-dvärgar är mindre och svalare än vår sol, och de producerar mindre UV-strålning och därmed sker mindre vattennedbrytning på en planet där vatten finns i dess närområde.

"En M-dvärgstjärna ökar koncentrationen och detekterbarheten av metylbromid med fyra storleksordningar jämfört med solens effekt på Jorden", sa Leung.

Detta är en fördel för astronomer eftersom M-dvärgar är mer än 10 gånger vanligare än stjärnor som vår sol och därför blivit de första målen i sökningen efter liv på exoplaneter.

Forskarna  är optimistiska i att astrobiologer i framtiden kommer att  överväga sökandet efter metylbromid inom en snar framtid.

Även om James Webb Space Teleskopet inte är speciellt optimerat för att upptäcka jordliknande planetatmosfärer runt andra stjärnors planeter kommer några extremt stora markbaserade teleskop snart att tas i drift (i slutet av decenniet). Teleskop som blir bättre lämpade för att analysera sammansättningen av planeters atmosfärer.

Bild på hur denna atom är uppbyggd. Bild vikipedia.

James Webb teleskopet har upptäckt sandiga moln på en exoplanet

 

VHS J125601.92–125723.9 (förkortat VHS J1256–1257) är ett ungt trippeldvärgstjärnsystem beläget i stjärnbilden Korpen (Crosus) cirka72,0 ljusår (21,2 parsek) från solen.

Systemet består av det binära röda (dubbelstjärnsystemet)  VHS J1256–1257AB vars stjärnor har ungefär samma massa och den avlägsna stjärnan VHS 1256–1257 b (även den en röd dvärgstjärna) därav kallas systemet i sin helhet ett trippeldvärgstjärnsystem.

 Nyligen upptäcktes en kontinuerlig radioemission ( ettradiostrålningsutsläpp) från strålningsbälten som omger VHS J1256-1257. James Webb Space Telescope upptäckte här  en främmande värld (en brun dvärg) höljd i en atmosfär med  sandliknande silikatkorn. Dess beteckning är VHS 1256 b.

Exoplanetfyndigheten, beskrivs som den första upptäckten av sitt slag och gjordes av James Webb Space Telescopes NIRSpec- och MIRI-instrument. I data från dessa instrument upptäckte astronomer bevis på silikatrika moln runt denna bruna dvärg som är  nästan 20 gånger större än Jupiter. Fyndet bekräftar några tidigare teorier om dessa udda planetliknande världar.

Bruna dvärgar är objekt som inte är tillräckligt stora för att antändas till stjärnor men lite för stora för att ses som  planeter. Medan bruna dvärgar inte kan antända vanligt väte och bli stjärnor, kan de likväl producera sitt eget ljus och värme genom att bränna deuterium (en mindre vanlig isotop av väte som innehåller en extra neutron). Den bruna dvärgen i fråga betecknas VHS 1256 b och kretsar kring de två små röda dvärgstjärnorma VHS J1256–1257AB, cirka 72 ljusår från jorden i stjärnbilden Corvus, (kråkan) på södra himlen.

Astronomer upptäckte den udda exoplaneten redan 2016  (den bruna dvärgen) och upptäckten har förbryllat dem sedan dess på grund av dess rödaktiga glöd. De misstänkte att glöden kunde orsakas av någon typ av atmosfär. Observationer från James Webb Space Telescope har nu bekräftat denna teori och avslöjat att VHS 1256 b bör ha tjocka moln i sin atmosfär innehållande stora mängder av sandliknande silikatkorn.

Webb detekterade även vatten, metan, kolmonoxid, koldioxid, natrium och kalium i atmosfären på VHS 1256 b.

"Vi kommer att veta mer från iterationer av datareduktionen", säger Brittany Miles, astronom vid University of California, Irvine, och ledande forskare i projektet, till Space.com i ett mejl.

Webb-datan var så detaljerad att den visade att förhållandet mellan de olika gaserna förändras kontinuerligt i VHS 1256 b: s atmosfär vilket tyder på att atmosfären inte är lugn utan vild och turbulent. " I en lugn atmosfär finns det ett förväntat förhållande mellan, säg, metan och kolmonoxid", säger Sasha Hinkley, astronom vid University of Exeter i Storbritannien och en av studiens medförfattare. "Men i många exoplanetatmosfärer finner vi att detta förhållande är mycket skevt vilket tyder på att det finns turbulent vertikal blandning i dessa atmosfärer som muddrar upp koldioxid från djupet i atmosfären för att blandas med metan högre upp i atmosfären."

VHS 1256 b är liten för att vara en brun dvärg vilket innebär att den sannolikt är ung. Exoplaneten kretsar 360 gånger vår sols avstånd till jorden från sina två moderstjärnor utefter en ovalformad bana som tar 17000 år att slutföra.

Det intressanta är att med Webbteleskopet kommer vi nu att kunna analysera atmosfärers innehåll i exoplaneter  något som varit svårt eller omöjligt tidigare (min anm.,).  Det kommer att ge nya rön och kanske även upptäckter av exoplaneter vars atmosfär vi kan misstänka växt och djurliv på grund av dess atmosfärs likheter med jordens.

Bild vikipedia på var man kan finna solsystemet.