Barium upptäckt i en exoplanets atmosfär

 

Med hjälp av Europeiska sydobservatoriets Very Large Telescope (ESO:s VLT) i Chile har astronomer upptäckt det tyngsta grundämnet hittills i en exoplanets atmosfär. Upptäckten av grundämnet barium på höga altituder i atmosfärerna på gasjättarna WASP-76 b och WASP-121 b  (OBS; de är de inte ingående i  samma solsystem)var oväntad. Upptäckten ger frågor om hur dessa planeters  atmosfärer ser ut.

“Den förbryllande och motsägelsefulla frågan är: varför finns ett så pass tungt grundämne i de övre skiktet av atmosfären på dessa planeter?” det frågade sig Tomás Azevedo Silva, doktorand på Portos universitet och Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) i Portugal, som ledde studien som publicerades i dagarna i Astronomy & Astrophysics.

WASP-76b och WASP-121b är så kallade ultraheta Jupiterplaneter. Deras storlekar överensstämmer med Jupiters. Men de har en yttemperatur på är över 1000 °C. Detta till skillnad mot Jupiters -140° C . WASP-76 b och WASP-121 b heta yta  beror på närheten till sina solar  båda planeterna fullbordar  ett omlopp på ca ett eller två dygn. Planeterna har exotiska egenskaper: på WASP-76 b  regnar det troligen järn.

Forskarna förvånades över förekomsten av barium i de övre skikten i exoplaneternas atmosfärer då det är ett grundämne som är 2,5 gånger tyngre än järn. “Med tanke på planeternas starka gravitation förväntade vi oss att tunga grundämnen som barium snabbt skulle falla ner mot planetens yta” säger medförfattaren till upptäckten Olivier Demangeon, som arbetar vid Portos universitet och IA.

“Detta var på ett sätt en oavsiktlig upptäckt” säger Azevedo Silva. “Vi förväntade oss inte och letade inte efter barium och var därför tvungna att dubbelkolla att signalen i spektrumet verkligen kom från planeten och från barion eftersom grundämnet inte hade upptäckts tidigare i någon exoplanets atmosfär”.

Det faktum att barium nu upptäckts i två  exoplaneter indikerar att ultraheta Jupiterplaneter kan vara än mer exotiska än man tidigare trott. Även om vi då och då detekterar barium även i jordens atmosfär i form av den starka gröna färgen i fyrverkerier och i övre atmosfären vid norrsken så är frågan för forskarna vilken naturlig process som kan ge upphov till ett så tungt grundämne på så hög höjd på exoplaneterna. “För närvarande vet vi inte vilka mekanismer som ger dessa resultat” förklarar Demangeon.

Det krävs mycket specialiserad utrustning för att bestämma sammansättningen hos en exoplanets atmosfär. Forskarna använde ESPRESSO-instrumentet på ESO:s VLT i Chile för att analysera moderstjärnornas ljus då det filtrerades genom atmosfärerna på WASP-76  och WASP-121 b.

De nya resultaten visar att vi bara har skrapat på ytan av exoplaneters mysterier. Med framtida instrument som den högupplösande spektrografen ANDES (ArmazoNes high Dispersion Echelle Spectrograph) på ESO:s kommande Extremely Large Telescope (ELT), kommer astronomerna att kunna studera atmosfärer hos stora och små exoplaneter och även på  steniga jordlika planeter med mycket större detaljrikedom.

Vi bör vara gränslösa då vi undersöker fenomen i universum. De gränser vi sätter under en undersökning är mänskliga men inte universums gränser. I universum finns inga gränser allt kan ske, allt kan finnas hur annorlunda vi än kan tänka oss det och vi kan kanske som människor inte tänka oss allt som kan finnas (min anm.). Då vi vet att norrsken innehåller barium kan man tänka sig att det i stora Jupiterliknande planeter som finns nära sin sol kan ge samma effekt. Här kan norrsken finnas och av sådan storlek nere i atmosfären att även här ges upphov till barium i övre atmosfärskiktet

Bild vikipedia på en konstnärlig bild av WASP-76b (baserat på data från 2020).

Nu har WASP-121b mörka sida analyserats

 

MIT-astronomer har lyckats få den hittills bästa vyn av den alltid mörka baksidan av en exoplanet med en bana runt sin stjärna (samma sak som månen är i förhållande till jorden samma sida vänds alltid mot jorden (min anm.). Deras observationer, i kombination med mätningar av planetens permanenta dagsida ger nu första detaljerade vyn av en exoplanets globala atmosfär.

" Vi kan nu ta ögonblicksbilder av specifika regioner i exoplanetatmosfärer för att studera dem som de 3D-system de är," säger Thomas Mikal-Evans postdoktor vid MIT: s Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, som var ledare för studien.

Planeten i centrum för den nya studien som beskrivs i Nature Astronomy är WASP-121b. En stor gasplanet nästan dubbelt så stor som Jupiter. Planeten är en het Jupiter och upptäcktes första gången 2015 i omloppsbana runt WASP-121 en stjärna cirka 850 ljusår bort från jorden. WASP-121b har en av de kortaste banorna runt en sol vi känner till banlängden är endast 30 timmar. Den vänder alltid samma sida mot sin sol. Detta ger en stor temperaturskillnad av dess eviga dag och eviga nattsida.

 Teamet observerade WASP-121b med hjälp av en spektroskop kamera ombord på NASA:s rymdteleskop Hubble. Instrumentet observerar ljuset från en planet och dess stjärna och bryter ned  detta i dess våglängder vars intensitet och färg ger astronomer ledtrådar till en atmosfärs temperatur och sammansättning.

Genom spektroskopiska studier har forskare hittills observerat atmosfäriska detaljer på dagsidorna på många exoplaneter. Men att göra samma sak på nattsidan är mycket svårare eftersom det kräver att man söker efter små förändringar av planetens hela spektrum då denna cirklar runt sin sol.

I studien observerade teamet WASP-121b  under två hela banor – en 2018 och den andra 2019. För båda observationerna analyserade forskarna den insamlade datan för en specifik linje eller spektralfunktion vilket indikerade närvaron av vattenånga.

Detta är en framgång för sökandet efter vad som kan finnas på en evigt mörk sida av en planet vi inte kan besöka närmre (min anm.).

 För mer info följ länken här där även en kort film finns som förklarar än mer från arbetet. NASA stödde denna forskning ovan. https://news.mit.edu/2022/hot-jupiter-dark-side-

Bild från vikipedia. Konstnärs föreställning av WASP-121b.