Neptusliknande exoplaneter med synliga moln eller inte och dess atmosfär

 

Jonathan Brande, doktorand vid ExoLab vid University of Kansas har nyligen publicerat nya forskningsresultat i den vetenskapliga tidskriften The Astrophysical Journal Letters som visar atmosfäriska detaljer av 15 exoplaneter av Neptunusliknande slag. Även om ingen av planeterna kan anses som livsvänliga kan en bättre förståelse av dem hjälpa oss att förstå varför vi inte har en Neptunusliknande planet ( i storlek som Neptunus men stenplanet lik jorden) nära vår sol likt många andra solsystem ses ha.

– Under de senaste åren vid University of Kansas har mitt fokus varit att studera exoplaneters atmosfärer genom en teknik som kallas transmissionsspektroskopi, beskriver Brande och beskriver det som att  "När en planet passerar, vilket innebär att den rör sig mellan vårt siktfält och stjärnan den kretsar kring passerar ljus från stjärnan genom planetens atmosfär och absorberas av de gaser som finns där. Genom att undersöka detta ljus från stjärnan och låta ljuset passera genom en spektrograf vilket kan ses som att låta ljus passera genom en prisma – observeras en regnbåge och de skilda färgerna i denna avslöjar skilda grundämnen. Utifrån ljusstyrka eller ljussvaghet i spektrumet avslöja gaserna och dess mängd som absorberar ljus i exoplanetens atmosfär.

Med denna metodik publicerade Brande för flera år sedan en artikel om den "varma Neptunus" exoplaneten TOI-674 b, där han presenterade observationer som indikerade närvaro av vattenånga i TOI-674 b atmosfär. Dessa observationer var en del av ett bredare program som leddes av Brandes rådgivare Ian Crossfield, docent i fysik och astronomi vid KU med syftet att observera atmosfärer hos exoplaneter av Neptunusstorlek. Den nyligen publicerade artikeln sammanfattar observationer från det programmet och innehåller även data från ytterligare observationer och diskuterar varför vissa planeter verkar molniga medan andra inte ses ha moln. Brande och hans medförfattare noterade särskilt om moln eller dis bildas högt upp i atmosfären. När sådana atmosfäriska aerosoler är närvarande, beskriver Brande att dis kan blockera ljuset som filtreras genom atmosfären.

"Om en planet har ett moln precis ovanför ytan med hundratals kilometer klar luft ovanför sig, kan stjärnljus lätt passera genom den klara luften och absorberas endast av de specifika gaserna i den delen av atmosfären", beskriver Brande. – Men om molnet är placerat väldigt högt gör det att molnen  då i allmänhet blir ogenomskinliga över hela det elektromagnetiska spektrumet. Enligt Brande är det när dessa aerosoler finns högt upp i atmosfären som det inte finns en väg för ljus att filtreras igenom.

"Hubbleteleskopet har lättast att upptäcka vattenånga inte övriga gaser", beskriver han. – Om vi observerar vattenånga i en planets atmosfär är det en bra indikation på att det inte finns några moln som är tillräckligt höga för att blockeras i spektrat. Omvänt, om vattenånga inte observeras och endast ett platt spektrum ses, trots att man vet att planeten borde ha en utsträckt atmosfär tyder det på den troliga närvaron av moln eller dis på högre höjder.

Det innebär att beroende på vilken höjd moln finns är de synliga och visar på en atmosfär. Det visar även att där moln ses kan de likväl finnas  en intressant atmosfär under dessa.

Bild https://ku.edu/  En konstnärs koncept av exoplaneten GJ 9827d, den minsta exoplaneten där vattenånga har upptäckts i atmosfären. Foto: NASA/ESA/Leah Hustak, Ralf Crawford, Space Telescope Science Institute.