Det tyngste elementet som hittil er oppdaget i en eksoplanetatmosfære

Ved å bruke European Southern Observatorys Very Large Telescope (ESOs VLT), har astronomer oppdaget det tyngste grunnstoffet som noen gang er funnet i en eksoplanetatmosfære – barium. De ble overrasket over å oppdage barium i store høyder i atmosfærene til de ultravarme gassgigantene WASP-76 b og WASP-121 b – to eksoplaneter, planeter som går i bane rundt stjerner utenfor solsystemet vårt. Denne uventede oppdagelsen reiser spørsmål om hvordan disse eksotiske atmosfærene kan være.

“Den forvirrende og kontraintuitive delen er: hvorfor er det et så tungt element i de øvre lagene av atmosfære av disse planetene?” sier Tomás Azevedo Silva, en Ph.D.-student ved Universitetet i Porto og Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) i Portugal som ledet studien publisert i dag i Astronomi og astrofysikk.

WASP-76 b og WASP-121 b er ingen vanlige eksoplaneter. Begge er kjent som ultra-hot Jupiters da de er sammenlignbare i størrelse med Jupiter mens de har ekstremt høye overflatetemperaturer som stiger over 1000 °C. Dette er på grunn av deres nærhet til vertsstjernene deres, noe som også betyr at en bane rundt hver stjerne bare tar én til to dager. Dette gir disse planetene ganske eksotiske trekk; i WASP-76 b, for eksempel, mistenker astronomer det regner jern.

Men likevel ble forskerne overrasket over å finne barium, som er 2,5 ganger tyngre enn jern, i de øvre atmosfærene til WASP-76 b og WASP-121 b. “Gitt den høye tyngdekraften til planetene, ville vi forvente tunge elementer som barium for raskt å falle ned i de nedre lagene av atmosfæren,” forklarer medforfatter Olivier Demangeon, en forsker også fra University of Porto og IA.

“Dette var på en måte en “tilfeldig” oppdagelse, sier Azevedo Silva. “Vi ventet ikke eller så etter spesielt barium og måtte krysssjekke at dette faktisk kom fra planeten siden det aldri hadde blitt sett på noen eksoplanet før.”

Det faktum at barium ble oppdaget i atmosfæren til begge disse ultra-varme Jupiters antyder at denne kategorien av planeter kan være enda merkeligere enn tidligere antatt. Selv om vi av og til ser barium i vår egen himmel, som den strålende grønne fargen i fyrverkeri, er spørsmålet for forskere hvilken naturlig prosess som kan føre til at dette tunge elementet befinner seg ved slike store høyder i disse eksoplanetene. “For øyeblikket er vi ikke sikre på hva mekanismene er,” forklarer Demangeon.

I studiet av eksoplanetatmosfærer er ultravarme Jupiters ekstremt nyttige. Som Demangeon forklarer, “Som gassformig og varm, er atmosfærene deres veldig utvidede og er dermed lettere å observere og studere enn de på mindre eller kjøligere planeter.”

Bestemme sammensetningen av en eksoplanetatmosfæren krever svært spesialisert utstyr. Teamet brukte ESPRESSO-instrumentet på ESOs VLT i Chile for å analysere stjernelys som hadde blitt filtrert gjennom atmosfærene til WASP-76 b og WASP-121 b. Dette gjorde det mulig å tydelig oppdage flere elementer i dem, bl.a barium.

Disse nye resultatene viser at vi bare har skrapet overflaten av mysteriene til eksoplaneter. Med fremtidige instrumenter som den høyoppløselige ArmazoNes High Dispersion Echelle Spectrograph (ANDES), som vil operere på ESOs kommende Extremely Large Telescope (ELT), vil astronomer kunne studere atmosfærene til store og små eksoplaneter, inkludert de til steinplaneter. ligner på jorden, i mye større dybde og for å samle flere ledetråder om naturen til disse merkelige verdenene.

Denne forskningen ble presentert i artikkelen “Deteksjon av Barium i atmosfærene til ultra-hot gas giants WASP-76b & WASP-121b” som vil vises i Astronomi og astrofysikk.

---

---