Bild https://carnegiescience.edu en konstnärlig föreställning av gasjätteplanet
TOI-5205 b ( ca 380 ljusår bort) som
kretsar kring en röd dvärgstjärna . Bild med tillstånd av Katherine Cain, Carnegie Science.
TOI 5205 b är en planet i Jupiter-storlek som kretsar runt en stjärna som själv är ungefär fyra gånger större än Jupiter och har ungefär 40 procent av sin sols massa. När den passerar framför sin sol den röda dvärgstjärnan TOI-5205 ett fenomen som astronomer kallar en "transit" blockerar planeten ungefär sex procent stjärnans ljus. Genom att observera denna passage med teleskopinstrument så kallade spektrografer och delar upp ljuset i dess beståndsdelar i färger kan astronomer tyda planetens atmosfärs sammansättning och lära sig mer om dess historia och relation till sin sol. Planeter kommer till i den roterande skivan av gas och damm som omger en stjärna i dennas första tid. Även om det är allmänt accepterat att jätteplaneter bildas i dessa skivor bestående av damm och gas runt en ung stjärna väcker existensen av massiva planeter som TOI-5205b frågor om denna process.
För att få mer kunskap om detta leder Kanodia,
Cañas och Jessica Libby-Roberts vid University of Tampa det största
exoplanetprogrammet för JWST Cycle 2, Red Dwarfs and the Seven Giants, som
designades för att studera osannolika världar som TOI-5205 b – ibland kallade
GEMS (för jättestora exoplaneter runt M-dvärgstjärnor).Deras observationer av tre
transiter av TOI5205-b avslöjade något som astronomerna inte lätt kunde
förklara. De blev förvånade över att se att planetens atmosfär har en lägre
koncentration av tunga grundämnen i förhållande till väte än en
gasjätteplanet i vårt eget solsystem Jupiter. TOI5205-b har till och med en lägre
metallhalt än sin egen sol. Detta gör att den sticker ut bland alla
jätteplaneter som har studerats hittills.
Dessutom, även om det var mindre chockerande, avslöjade
transiterna metan (CH₄) och vätesulfid (H₂S) i TOI-5205-b:s atmosfär.
För att sätta sina fynd i kontext använde
teammedlemmarna Simon Müller och Ravit Helled vid Zürichs universitet
sofistikerade modeller av planetariska interiörer för att förutsäga att hela
TOI5205-b:s sammansättning är ungefär 100 gånger mer metallrik än dess
atmosfär, mätt med hjälp av transiterna (passagenerna av planeten framför sin sol)
"Vi observerade mycket lägre metallhalt än vad
våra modeller förutspådde för planetens bulksammansättning vilket beräknades
utifrån mätningar av planetens massa och radie. Detta tyder på att dess tunga
element migrerade inåt under bildandet och att dess inre och atmosfär inte
blandats," förklarade Kanodia. "Sammanfattningsvis tyder dessa
resultat på en mycket kolhaltig, syrefattig atmosfär."
Forskningen är en del av GEMS Survey, ett program
dedikerat till att studera transiterande jätteplaneter runt M-dvärgstjärnor för
att förstå deras bildning, struktur och atmosfärer. Forskargruppen inkluderar
även Carnegie-astronomerna Peter Gao, Johanna Teske och Nicole Wallack, samt
den nyligen avgångna Carnegie-postdoktorala forskaren Anjali Piette, som nu istället är
fakultetsmedlem vid University of Birmingham. Andra medförfattare var Jacob
Lustig-Yaeger, Erin May och Kevin Stevenson från Applied Physics Laboratory vid
Johns Hopkins University; Shang-Min Tsai från Academia Sinica Institute of
Astronomy and Astrophysics; Dana Louie från Catholic University; Giannina
Guzmán Caloca från University of Maryland; Kevin Hardegree-Ullman från Caltech;
Knicole Colón från NASA Goddard Space Flight Center; Ian Czekala of University
of St. Andrews; Megan Delamer och Suvrath Mahadevan från Penn State University;
Andrea Lin och Te Han från University of California Irvine; Joe Ninan från Tata
Institute of Fundamental Research; och Guðmundur Stefánsson från Amsterdams
universitet.
Publicerade nyligen i The Astronomical Journal, representerar dessa fynd det gemensamma arbetet av ett internationellt team av astronomer lett av NASA Goddard Space Flight Centers Caleb Cañas och inklusive Carnegie Sciences Shubham Kanodia.,
