Vatten upptäckt i protoplanetär skiva runt stjärnan HL Tauri

 

Forskare har hittat vattenånga i den protoplanetära skivan runt en ung stjärna där planeter kanske  bildas. Upptäckten har möjliggjorts med teleskopet ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) – en samling teleskop i den chilenska Atacamaöknen. Vid University of Manchesters Jodrell Bank Centre for Astrophysics finns det brittiska ALMA Regional Centre Node (UK ARC) som stöder brittiska astronomer som använder ALMA.

Dr Anita Richards, Senior Visiting Fellow vid University of Manchester och tidigare medlem i UK ARC hade en nyckelroll i den grupp som verifierade driften av mottagarsystemet "Band 5" vilket var avgörande för att ALMA skulle kunna göra den detaljerade bilden av vattnet.

Resultatet av observationen publicerades i dagarna i tidskriften Nature Astronomy och här avslöjas en mängd av minst tre gånger så mycket vatten som i alla jordens hav tillsammans i det inre av skivan runt den solliknande stjärnan HL Tauri som finns ca 450 ljusår från jorden i stjärnbilden Oxen.

Stefano Facchini, astronom vid universitetet i Milano, Italien var den som ledde studien, beskriver: "Jag hade aldrig föreställt mig att vi skulle kunna upptäcka oceaner av vattenånga i samma område där en planet sannolikt håller på att bildas."

Medförfattaren Leonardo Testi, astronom vid universitetet i Bologna, Italien, tillägger: "Det är verkligen anmärkningsvärt att vi inte bara kan upptäcka utan även fånga detaljerade bilder av vattenånga på ett avstånd av 450 ljusår från oss."

En betydande mängd vatten hittades i det område där det finns ett tomrum i HL Tauris protoplanetära skiva. En plats där en planet potentiellt kan bildas. Vattenångan här kan påverka den kemiska sammansättningen av planeter som bildas i områden som detta.

HL Tauri är en ung T Tauri-stjärna (en klass av variabla stjärnor som fått sitt namn efter prototypen -T Tauri. De finns nära molekylmoln och kan identifieras av deras optiska varierande styrka och starka kromosfäriska linjer).

Bild vikipedia En bild från superteleskopet ALMA i Chile från 2014, på planetbildningen vid stjärnan HL Tauri.

Hubbleteleskopet har upptäckt vattenånga i atmosfären på en liten exoplanet

 

GJ 9827d upptäcktes av NASA:s rymdteleskop Kepler under 2017. Planeten fullbordar en omloppsbana runt sin sol,en röd dvärgstjärna (GJ 9827) på 6,2 dag. Stjärnan ligger 97 ljusår från jorden i stjärnbilden Fiskarna

 Astronomer har med hjälp av NASA:s rymdteleskop Hubble nu nyligen observerat GJ 9827d och upptäckte då att exoplaneten har vattenånga i atmosfären. GJ 9827d  är  ungefär dubbelt så stor som Jorden. – Det här är första gången som vi direkt kan visa genom en atmosfärisk detektion att planeter med vattenrik atmosfär finns runt andra stjärnor, beskriver Björn Benneke, medlem i forskarlaget Trottier Institute for Research on Exoplanets vid Université de Montréal.

”Upptäckten av vatten på en så här liten planet är en milstolpe", tillägger Laura Kreidberg, en av forskarna bakom studien vid Max Planck-institutet för astronomi i Heidelberg, Tyskland.

Det är dock fortfarande för tidigt att säga om Hubble spektroskopiskt mätte en liten mängd vattenånga i en uppblåst väterik atmosfär, eller om planetens atmosfär till största delen består av vatten, som lämnats kvar efter att en ursprunglig väte/heliumatmosfär avdunstat genom strålning från sin sol.

Båda resultaten är spännande, oavsett om vattenånga är dominerande eller bara en liten del i en vätedominerad atmosfär, beskrivs i en vetenskaplig artikel av Pierre-Alexis Roy vid Trottier Institute for Research on Exoplanets vid Université de Montréal.

GJ 9827d  är lika het som Venus, över 400 C och skulle det definitivt vara en ogästvänlig ångande värld om atmosfären till övervägande del består av vattenånga.

Hubble-programmet observerade planeten under 11 passager då planeten passerade framför sin sol under tre år. Under passagerna filtrerades stjärnljuset.

– Hubble-upptäckten öppnar dörren för framtida studier av den här typen av planeter med James Webb rymdteleskop. JWST kan se mycket djupare infraröda observationer och upptäcka ex kolbärande molekyler som kolmonoxid, koldioxid och metan. När vi väl har fått en total inventering av en planets grundämnen kan vi jämföra dem med stjärnans den kretsar kring och förstå hur den bildades, beskriver Thomas Greene, astrofysiker vid NASA:s Ames Research Center i Kaliforniens Silicon Valley.

Bild Exoplanet GJ 9827d (konstnärs koncept) https://hubblesite.org

En annorlunda Neptunuslik planet

 

Ett forskarlag har fått ny kunskap om atmosfären hos en "mini-Neptunus", en klass av planeter som är vanliga i vår galax men som inte mycket är känt om och som inte finns i vårt solsystem.

Det är NASAs James Webb Space Telescope som observerat en avlägsen planet utanför vårt solsystem en mini-Neptunus  kallad GJ 1214 b  som i detta fall är en mycket reflekterande värld med en ångande atmosfär.

Den är dock för varm för att hysa flytande vatten på sin yta men  kan har troligen  vattenånga i sin atmosfär. Dess sol är Gliese 1214 som upptäcktes i december 2009  finns 48 ljusår från solen i stjärnbilden Ormbäraren.

Planeten är helt täckt av dis eller moln, beskriver Eliza Kempton, forskare vid University of Maryland och huvudförfattare till en ny artikel i ämnet, publicerad i Nature, on the planet. Kempton beskriver att atmosfären var helt dold för dem fram till denna observation (James Webbteleskopet blev möjligheten att upptäcka fenomenet) .

Observationen demonstrerar kraften hos Webbs Mid-Infrared Instrument (MIRI) (som ingår i Webbtelekopet), som ser våglängder av ljus utanför den del av det elektromagnetiska spektrumet som mänskliga ögon kan se. Med hjälp av MIRI kunde forskargruppen skapa ett slags "värmekarta" över planeten då den kretsade runt sin sol. Värmekartan avslöjade - strax innan planeten på sin bana befann sig den bakom stjärnan och den dök upp på andra sidan av sin sol detaljer om atmosfärens sammansättning.

Förmågan att få  data av en full omloppsbana var avgörande för att förstå hur planeten fördelar värme från dagsidan till nattsidan, beskriver Kempton. Faktum är att temperaturerna skiftade från 279 till 165 grader Celsius.

Ett sådant stort skifte är bara möjligt i en atmosfär som innehåller tyngre molekyler, såsom vatten eller metan. Det betyder att atmosfären i GJ 1214 b inte i huvudsak består av vätemolekyler, påtalar Kempton. Det är en ursprunglig atmosfär, tillägger hon.

Planeten är varm men likväl mycket svalare än väntat, noterade Kempton. Det beror på att dess ovanligt glänsande atmosfär något som överraskade forskarna, då atmosfären reflekterar en stor del av ljuset från sin sol snarare än absorberar värme.

De nya observationerna kan öppna dörren för djupare kunskap om detta slag planettyp. Mini-Neptunus som denna planettyp kallas är den vanligaste typen av planet i vintergatan men mystisk för oss eftersom de inte förekommer i vårt solsystem. Mätningar hittills visar att de i stort sett liknar en nedskalad version av vår egen Neptunus. Men mer är inte känt om dem.

Under det senaste decenniet var det enda vi  visste om GJ 1214 b  att atmosfären var grumlig eller disig, beskriver Rob Zellem, exoplanetforskare som arbetade med studien tillsammans med medförfattare och exoplanetforskare Tiffany Kataria vid NASAs Jet Propulsion Laboratory i södra Kalifornien.

Det nya arbetet tyder på att planeten kan ha bildats längre ut från sin stjärna en typ av stjärna som kallas en röd dvärg och sedan hamnat i sin nuvarande och nära omloppsbana av sin sol. Planeten tar bara 1,6 jorddagar på sig att runda sin sol.

Den enklaste förklaringen är att den blev  en vattenrik planet(en vattenvärld)  och då den  bildats längre bort från sol men därefter av någon anledning tog kurs in mot sin sol och hamnade där den nu är och vattnet blev till vattenånga i atmosfären tolkar jag att Kempton menar.

Bild vikipedia Storleksjämförelse av GJ 1214 b mini-Neptunus med jorden (vänster) och Neptunus (höger).