WASP-31b är en så kallad "het Jupiter" med
låg densitet som kretsar kring den metallfattiga dvärgstjärnan WASP-31.
Exoplaneten upptäcktes 2010 och den ligger i stjärnbilden Kratern ungefär 1305
ljusår från oss.
Kromhydrid (CrH) är en molekyl som är relativt sällsynt och känslig för temperatur. Just därför är den användbar som "termometer av stjärnor", enligt astronomen Laura Flagg vid Cornell university eftersom den bara är riklig i ett smalt intervall det mellan 900-1700 celcius.
Flagg är forskningsassistent i astronomi vid College
of Arts and Sciences (A &S), och har använt denna och andra metallhydrider
för att bestämma temperaturen hos mindre heta stjärnor och bruna dvärgar. I
teorin, beskriver hon, kan kromhydrid vara temperaturvisare i heta
Jupiter-exoplaneter vilka är jämförbara i temperatur med bruna dvärgar - om
dessa speciella molekyler finns i dessas atmosfärer.
Nu har Flagg och ett team av forskare vid Cornell
university med hjälp av högupplösta spektralobservationer, bekräftat närvaron av kromhydrid i en
exoplanetatmosfär den hos WASP-31b.
Kromhydrid har inte tidigare upptäckts i någon
exoplanets atmosfär så detta fynd är första upptäckten av en metallhydrid i ett
högupplöst exoplanetspektrum, beskriver forskarna.
Den definitiva upptäckten av metallhydrider i
WASP-31b är ett viktigt framsteg i förståelsen av heta jätteplanetatmosfärer,
beskriver Flagg, även om upptäckten inte ger ny information om den enskilda
planeten.
"Kromhydridmolekyler är mycket
temperaturkänsliga", skriver Flagg i studien. Vid varmare temperaturer ses
bara krom. Och vid lägre temperaturer blir det andra saker som ses. Så det
finns bara ett specifikt temperaturområde, av cirka 900-1700 celcius, där
kromhydrid finns i överflöd.
I vårt solsystem är den enda upptäckten av denna
molekyl i solfläckar, skriver Flagg.
I sin forskning använder Flagg högupplöst
spektroskopi för att upptäcka och analysera exoplanetatmosfärer och jämföra det
totala ljuset från system när planeten är vid sidan av sin stjärna, mot när
planeten är framför sin stjärna och blockerar en del av stjärnans ljus. Vissa
element blockerar mer ljus vid vissa våglängder och mindre ljus vid andra
våglängder något som avslöjar vilka element som finns på planeten.
"Hög spektral upplösning innebär att vi har
mycket exakt våglängdsinformation", skriver Flagg. "Vi kan få
tusentals olika linjer. Vi kombinerar dem med olika statistiska metoder, med
hjälp av en mall som visar en ungefärlig uppfattning om hur spektrumet ser ut –
och vi jämför det med insamlad data och matchar det. Om det matchar bra finns
det en signal. I det här fallet gav kromhydridspektra en signal.
Krom är sällsynt, även vid rätt temperatur så forskare behöver känsliga instrument och teleskop, beskriver Flagg.
För att analysera WASP-31b använde forskarna
högupplöst spektra från en observation i mars 2022 som en del av
kartläggningen från Exoplanets with Gemini Spectroscopy från Hawaiis Maunakea,
med hjälp av Gemini Remote Access to CFHT ESPaDOnS Spectrograph (GRACES).
Flagg är huvudförfattare till "ExoGemS
Detection of a Metal Hydride in an Exoplanet Atmosphere at High Spectral
Resolution", publicerad 16 augusti i ApJ Letters. Medförfattare
inkluderar: Ray Jayawardhana, Hans A. Bethe professor och professor i astronomi
(A &S); Jake D. Turner, Hubble-forskare vid Cornell Center for Astrophysics
&; Planetary Science; Ryan J. MacDonald, tidigare forskningsassistent vid
Carl Sagan Institute och nu NASA Sagan Fellow vid University of Michigan; och
Adam Langeveld, postdoktoral forskare i astronomi (A&S). Flagg, Turner och
Langeveld ingår i Jayawardhanas forskargrupp.
Bild vikipedia Hot Jupiter, exoplanet WASP-31b som
en konstnär ser denna planet. WASP-31b ligger i stjärnbilden Kratern ungefär
1305 ljusår från jorden.
