Ett ovanligt slag av exoplanet

 

Bild https://webbtelescope.org/ Illustratörs koncept av den varma exoplaneten TOI-421 b. TOI-421 b vilken kretsar kring en solliknande stjärna ungefär 244 ljusår från jorden i stjärnbilden Haren. Dess sol är något mindre och svalare än vår sol. Planeten kretsar extremt nära stjärnan (bara 0,056 astronomiska enheter, eller 5,6 % av avståndet mellan jorden och solen) och är därmed mycket varm (över 300 Celcius).

Sub-Neptunus kallas planeter som är mycket mindre än gasjättar och svalare än heta Jupitrar. Med NASA:s James Webb Space Telescope har det blivit lättare att upptäcka dem. De är troligen den vanligaste typen planet därute men finns av okänd anledning inte i vårt eget solsystem. Varför vill astronomer förstå.

Många sub-Neptunus är skymda av moln och dis vilket har gjort det omöjligt att bestämma deras atmosfäriska sammansättning. Genom att använda Webbteleskopet för att studera sub-Neptunus i detta fall TOI-421 har forskare avslöjat de kemiska fingeravtrycken i denna exoplanets atmosfär. 

"Jag vill fortsätta arbeta med Webbteleskopets data så att vi på ett meningsfullt sätt skulle kunna karakterisera atmosfärerna på dessa planeter", beskriver forskningsledaren Eliza Kempton vid University of Maryland, College Park. 

Existensen av exoplaneter av sub-Neptunuskaraktär var oväntad. Den första upptäcktes av NASA:s pensionerade rymdteleskop Kepler (under 2011) för bara något tiotal år sedan. Astronomer vill förstå hur dessa planeter bildades och varför de är så vanliga.

– Vi observerade TOI-421 b för att vi tänkte att den kanske inte skulle ha dis", beskriver Kempton. "Och anledningen är att det fanns en del tidigare data som antydde att planeter över ett visst temperaturintervall var mindre omgivna av dis och moln än andra."

Den temperaturtröskeln är cirka 300 Celcius. Under denna temperatur antog forskarna att en komplex uppsättning fotokemiska reaktioner skulle inträffa mellan solljus och metangas och det skulle utlösa dis. Hetare planeter borde inte ha metan och därför inte ha dis. Teamet hittade vattenånga i TOI-421 b atmosfär, liksom preliminära signaturer av kolmonoxid och svaveldioxid. Där finns även molekyler som till exempel metan och koldioxid. Från data som samlats in kan de också dra slutsatsen att det finns en stor mängd väte i TOI-421 b:s atmosfär. Den vätedominerade atmosfären är intressant eftersom den efterliknar sammansättningen av TOI-421 b:s sol.

Förutom att TOI-421 b är varmare än andra  sub-Neptunus som  observerats med Webb, kretsar den kring en solliknande stjärna. De flesta  andra sub-Neptunus som hittills har observerats kretsar kring mindre och svalare stjärnor så kallade röda dvärgstjärnor.

Är TOI-421b symbolisk för heta sub-Neptunus som kretsar kring solliknande stjärnor (stjärnor liknande vår sol) eller är det bara så att exoplaneter är väldigt olika? För att ta reda på det vill forskarna undersöka fler heta sub-Neptunus för att avgöra om TOI-421 b är unik eller inte. De hoppas även få kunskap om hur sub-Neptunusplaneter bildas och utvecklas.

Då de flesta sub-Neptunus man funnit finns runt röda dvärgstjärnor är det möjligt att TOI-421b är unik då denna bildats runt en stjärna som liknar vår egen sol och inte en röd dvärgstjärna vilka ofta är mer oroliga i strålningshänseende.

Teamets resultat publiceras den 5 maj i The Astrophysical Journal Letters