Bild wikipedia Saturnus bilden tagen av sonden Cassini 2004.
En planet ungefär lika stor som Saturnus men med en temperatur mer lik jordens (Saturnus medel temperatur kan ses som-133 °C och -190 °C ) med har en atmosfär rik på metan, enligt en ny studie med data från NASAs James Webb Space Telescope (JWST). Till skillnad från gasjättarna Jupiter och Saturnus i vårt solsystem, som ligger långt från solen och därför är extremt kalla till skillnad mot så kallade "heta Jupiters" jätteplaneter i andra solsystem som är brännheta på grund av sin närhet till sin sol. Vissa av dessa planeter är tempererade jätteplaneter och nu har en av dessa fått sin atmosfär analyserad med hjälp av data från Webbteleskopet.
Planeten, kallad TOI-199b, kretsar runt en stjärna som är mer än 330 ljusår från jorden med ett varv ungefär var hundrade dag. Dess temperatur är cirka 80 grader Celcius, vilket fortfarande är varmt ur ett mänskligt perspektiv men inte mycket varmare än de högsta temperaturerna på jorden på omkring 55 grader C som lätt nås till exempel på instrumentbrädorna i bilar parkerade i direkt solljus. Den är betydligt mer tempererad än de varma Jupiters som kan nå tusen grader C och mer grader och de kalla isiga gasjättar som ligger ner på lång övere -100 grader C.
För att karakterisera en exoplanets atmosfär använde astronomer en teknik som kallas transmissionsspektroskopi för att analysera ljus från stjärnan som passerar genom planetens atmosfär. För att fungera måste planetens bana justeras så att den passerar mellan sin stjärna och teleskopet. Instrument på JWST då separeras stjärnans ljus i dess komponentvåglängder, precis som ett prisma kan separera normalt vitt ljus i regnbågens färger.
"När en planet passerar framför sin stjärna passerar en del av stjärnans ljus genom planetens atmosfär där det interagerar med grundämnen och molekyler i atmosfären," beskriver Aaron Bello-Arufe, postdoktoral forskare vid JPL och försteförfattare till artikeln. "“Specific elements will absorb specific wavelengths of light, creating a fingerprint in the spectrum of light that JWST detects that reflects the atmosphere’s composition.” (se nedan)
Spektrumet under passagen jämförs med baslinjemätningar av stjärnans ljus som fastställts genom cirka 20 på varandra följande timmars observationer av JWST. Själva transiten varar i ungefär sju timmar vilket är mycket längre än transiterna för varma Jupiters som kan vara en timme eller mindre. Skillnaderna mellan baslinje- och transitspektra visar vilka våglängder av ljus som absorberas av planetens atmosfär och används för att identifiera de grundämnen och molekyler som utgör atmosfären beskriver forskarna.
"När vi jämförde spektra under passagen med baslinjen såg vi att atmosfären blockerade våglängderna av stjärnljus som absorberas av metan," beskriver Bello-Arufe. "Modeller för sammansättningen av tempererade, gasjätte-exoplaneter hade förutspått att de skulle innehålla metan, så det är bra att få bekräftelse på att våra teorier är korrekta."
Förutom metan gav teamets observationer antydningar att atmosfären också innehöll ammoniak och koldioxid.
"Med ytterligare observationer av denna planet skulle vi kunna fastställa den relativa mängden av dessa gaser i dess atmosfär," beskiver Renyu Hu, associate professor of astronomy and astrophysics in the Penn State Eberly College of Science. "Denna mer fullständiga bild av en tempererad gasjättes atmosfär kan sedan användas för att förbättra våra modeller och potentiellt bättre förstå hur planeter och deras atmosfärer bildas och utvecklas och även hur den utvecklats på jorden. Framgången med denna första studie av en tempererad jätteplanets atmosfär ger oss också förtroende att ägna mer resurser och observationstid åt att studera andra liknande planeter. Vi kan då se om denna planet är unik eller om det finns allmänna gemensamma egenskaper för denna typ av planeter."
Förutom Hu och Bello-Arufe bestod forskargruppen av Mantas Zilinskas, Jeehyun Yang, Armen Tokadjian och Mario Damiano vid JPL; Luis Welbanks vid Arizona State University; Guangwei Fu och David K. Sing vid Johns Hopkins University; Michael Greklek-McKeon vid Carnegie Institution for Science; Jonathan Gomez Barrientos och Heather A. Knutson vid California Institute of Technology; och Xi Zhang vid University of California Santa Cruz.
NASA finansierade forskningen genom ett bidrag från Space Telescope Science Institute.
Artikeln som beskriver studien under ledning av astronomer vid Penn State och NASAs Jet Propulsion Laboratory (JPL) vid California Institute of Technology har publicerats i Astronomical Journal.
Inga kommentarer:
Skicka en kommentar