Vädret på en mycket het Jupiterstor exoplanet

 

WASP-8b är en exoplanet som kretsar runt stjärnan WASP-8A i stjärnbilden Skulptören. Stjärnan liknar vår sol och är en binär stjärna (ingår i ett dubbelstjärnsystem) med en röd dvärgstjärna (WASP-8B) som har en storlek av halva vår sols massa och som kretsar runt om WASP-8A.

 I två nya artiklar har nu ett team av Hubble-astronomer beskrivit udda väderförhållanden i heta fräsande Jupiterstora världar. Planeter där det regnar förångad sten med en temperatur av ca 1600C en temperatur där merparten av metaller är i smält form. Planeter där temperaturen är högre i övre atmosfären än undre eftersom den "solbränns" av intensiv ultraviolett (UV) strålning från sin sol. Detta är motsatsen till på Jorden där atmosfären svalnar ju högre upp vi kommer.

Forskning inom detta område handlar utöver om i att hitta konstiga och udda planetatmosfärer även i att studera extremväder vilket ger astronomer bättre insikter om mångfalden, komplexiteten och den exotiska kemi som finns på avlägsna världar i Vintergatan.

"Vi har fortfarande ingen bra förståelse för vädret i skilda planetmiljöer", säger David Sing vid Johns Hopkins University i Baltimore, Maryland, medförfattare till studierna. "När man ser på jorden är alla våra väderprognoser fortfarande finjusterade efter vad vi kan mäta med våra instrument. Men när du ser på en avlägsen exoplanet har du begränsade instrument eftersom det inte finns en allmän teori av hur allt i en atmosfär hänger samman eller reagerar under extrema förhållanden. Även om du känner till den grundläggande kemin och fysiken vet du inte hur det kommer att manifesteras på komplexa vis i extrema miljöer.

I en artikel i tidskriften Nature den 6 april beskriver astronomer Hubbles observationer av WASP-178b en planet som finns i ett solsystem som finns cirka 1300 ljusår bort. På dagtid är atmosfären här molnfri och med stort innehåll  av kiselmonoxidgas. Då ena sidan av planeten permanent är vänd mot sin sol stormar den torra atmosfären runt till nattsidan i superorkanhastighet i en hastighet av mer än 4200 km/h . På den mörka sidan svalnar  kiselmonoxiden då tillräckligt mycket för att kondensera till sten som regnar ut ur bildade moln där. Men även i gryning- och skymningszonen är planeten tillräckligt varm för att förånga sten.

"Vi visste att vi hade sett något riktigt intressant att upptäcka i den här kiselmonoxidfunktionen", säger Josh Lothringer vid Utah Valley University i Orem, Utah. 

I en rapport publicerad i 24 januari-utgåva av Astrofysiska tidskriftsbrev, Guangwei Fu vid University of Maryland, College Park, rapporterades om en superhet Jupiterliknande planet med namnet  KELT-20b, som ligger cirka 400 ljusår bort. På denna planet skapas en explosion av ultraviolett ljus från dess moderstjärna ett termiskt lager i atmosfären, ungefär som jordens stratosfär. "Hittills visste vi aldrig hur stjärnan (planetens sol) påverkade en planets atmosfär direkt. Det har funnits många teorier, men nu har vi de första observationsdata någonsin," sa Fu. Data från WSP-8b som kan jämföras med vad som sker på KELT-20b

Som jämförelse absorberar ozon i atmosfären UV-ljus på jorden och höjer temperaturen i ett skikt mellan sju och 31 mil över jordens yta. På KELT-20b värmer UV-strålningen från stjärnan metaller i atmosfären vilket ger ett mycket starkt termiskt inversionslager.

Bevisen kom från Hubbles upptäckt av vatten av observationer området i närheten av det infraröda fältet och från NASA:s Rymdteleskop Spitzers upptäckt av kolmonoxid. Detta strålar genom det heta, transparenta övre atmosfären som då skapar inversionsskiktet. Denna signatur är unik från vad astronomer ser i atmosfären hos heta Jupiters som kretsar kring svalare stjärnor som vår sol. "Detta är övertygande bevis på att planeter inte lever isolerat utan påverkas av sin sol."

Även om superheta Jupiters är obeboeliga hjälper denna typ av forskning till att bana väg för att bättre förstå atmosfären på potentiellt beboeliga jordplaneter. "Om vi inte kan ta reda på vad som händer på superheta Jupiters där vi har tillförlitliga solida observationsdata kommer vi inte att ha en chans att ta reda på vad som händer i svagare spektra från jordlika exoplaneter", säger Lothringer.

"Detta är ett test av våra tekniker som gör att vi kan bygga en allmän förståelse för fysiska egenskaper som molnbildning och atmosfärisk struktur."

Bild vikipedia Storleksförhållande mellan Jupiter och den ovan beskrivna WASP-8b