Künstlerische Darstellung des Exoplaneten LTT 9779b und seines Sterns. (Ethen Schmidt, Kansas University) Den Anfang machte die Entdeckung des außergewöhnlichen Exoplaneten LTT 9779b vor einem Monat angekündigt . Der nur 260 Lichtjahre entfernte Planet wurde sofort als hervorragender Kandidat für eine Folgeuntersuchung seiner merkwürdigen Atmosphäre angesehen. Aber es stellte sich heraus, dass wir nicht einmal lange warten mussten, um mehr zu erfahren.
LTT 9779b ist etwas größer als Neptun und umkreist einen sonnenähnlichen Stern – bisher ziemlich normal. Aber zwei Dinge sind wirklich eigenartig. Er ist seinem Stern so nahe, dass er ihn alle 19 Stunden einmal umkreist. und trotz der sengenden Hitze, der es in dieser Nähe ausgesetzt sein muss, verfügt LTT 9779b immer noch über eine beträchtliche Atmosphäre.
Von der gesammelte Infrarotbeobachtungen inzwischen ausgemustertes Spitzer-Weltraumteleskop Dazu gehörte auch der Wirtsstern des Planeten, und Astronomen haben diese Daten nun analysiert und ihre Ergebnisse in einigen Studien veröffentlicht.
Im erstes Papier hat ein Team unter der Leitung des Astronomen Ian Crossfield von der University of Kansas das Temperaturprofil von LTT 9779b beschrieben.
Im zweites Papier hat ein Team unter der Leitung der Astronomin Diana Dragomir von der University of New Mexico die Atmosphäre des Exoplaneten charakterisiert.
„Zum ersten Mal haben wir das Licht gemessen, das von diesem Planeten kommt, der nicht existieren sollte“, sagte Crossfield .
„Dieser Planet wird von seinem Stern so stark bestrahlt, dass seine Temperatur über 1.650 Grad Celsius liegt und seine Atmosphäre vollständig verdampft sein könnte.“ Doch unsere Spitzer-Beobachtungen zeigen uns seine Atmosphäre über das Infrarotlicht, das der Planet aussendet.“
Eine Phasenkurve eines Exoplaneten. ( DAS )
Er und sein Team untersuchten die Phasenkurve des Exoplaneten im Infrarotlicht. Das bedeutet Folgendes: Da thermische Energie als Infrarotstrahlung emittiert wird, kann Licht in dieser Wellenlänge uns die Temperatur kosmischer Objekte verraten, die viele Lichtjahre entfernt sind.
Das System ist so ausgerichtet, dass der Planet zwischen uns und dem Stern verläuft, was uns klare Breitseitenansichten sowohl der Nacht- als auch der Tagseite des Planeten ermöglicht. Um die Temperatur des Exoplaneten zu berechnen, können Astronomen daher das wechselnde Licht des Gesamtsystems als Umlaufbahnen von LTT 9779b nutzen.
Interessanterweise ist die heißeste Tageszeit für LTT 9779b kurz vor Mittag, wenn die Sonne direkt über ihm steht. Auf der Erde ist die heißeste Tageszeit tatsächlich einige Stunden nach Mittag, da die Wärme schneller in die Erdatmosphäre gelangt, als sie wieder in den Weltraum abgestrahlt wird.
Dies wiederum ermöglicht einige fundierte Vermutungen über die Atmosphäre von LTT 9779b.
„Der Planet ist viel kühler als erwartet, was darauf hindeutet, dass er einen Großteil des einfallenden Sternenlichts, das auf ihn trifft, wegreflektiert, vermutlich aufgrund von Wolken am Tag.“ sagte der Astronom Nicolas Cowan des Institute for Research on Exoplanets (iREx) und der McGill University in Kanada.
„Der Planet transportiert auch nicht viel Wärme auf seine Nachtseite, aber wir glauben, dass wir das verstanden haben: Das absorbierte Sternenlicht wird wahrscheinlich hoch in der Atmosphäre absorbiert, von wo aus die Energie schnell zurück in den Weltraum abgestrahlt wird.“
Um die Atmosphäre von LTT 9779b weiter zu erforschen, konzentrierten sich Dragomir und ihre Kollegen auf sekundäre Finsternisse, bei denen der Planet hinter dem Stern vorbeizieht. Dies führt zu einer schwächeren Abschwächung des Lichts des Systems als wenn der Planet vor dem Stern vorbeizieht – ein sogenannter Transit –, aber diese schwächere Abschwächung kann uns helfen, die thermische Struktur der Atmosphäre eines Exoplaneten zu verstehen.
„Heiße Neptune sind selten, und einer in einer so extremen Umgebung wie dieser ist schwer zu erklären, weil seine Masse nicht groß genug ist, um sehr lange in der Atmosphäre zu bleiben.“ Sagte Dragomir .
„Wie ist es also gelungen? „Bei LTT 9779b haben wir uns den Kopf zerbrochen, aber die Tatsache, dass es eine Atmosphäre hat, bietet uns eine seltene Möglichkeit, diesen Planetentyp zu untersuchen, also haben wir beschlossen, ihn mit einem anderen Teleskop zu untersuchen.“
Die Forscher kombinierten Spitzer-Sekundärfinsternisdaten mit Daten des Exoplanetenjagd-Weltraumteleskops TESS der NASA. Dies ermöglichte es ihnen, ein Emissionsspektrum aus der Atmosphäre von LTT 9779b zu erhalten; das heißt, die Wellenlängen des Lichts, die von den darin enthaltenen Elementen absorbiert und verstärkt werden. Sie fanden heraus, dass einige Wellenlängen von Molekülen absorbiert wurden – wahrscheinlich Kohlenmonoxid.
Das ist für einen so heißen Planeten nicht unerwartet. Kohlenmonoxid wurde in heißen Jupitern entdeckt – Gasriesen, die ihre Sterne ebenfalls in glühend geringer Nähe umkreisen. Aber Gasriesen sind massereicher als heiße Neptune und nutzen ihre viel höhere Schwerkraft, um ihre Atmosphäre zu halten. Man ging davon aus, dass neptungroße Planeten dafür nicht massiv genug sein dürften.
Der Nachweis von Kohlenmonoxid in der Atmosphäre eines heißen Neptuns könnte uns helfen zu verstehen, wie dieser Planet entstand und warum er noch immer seine Atmosphäre hat.
Obwohl wir also mehr über LTT 9779b wissen als bisher, gibt es noch viel zu tun. Zukünftige Beobachtungen könnten uns bei der Beantwortung dieser und anderer Fragen helfen, z. B. woraus die Atmosphäre sonst noch besteht und ob der Exoplanet anfangs viel größer war und derzeit dabei ist, schnell zu schrumpfen.
Forschungen wie diese werden uns auch ein hervorragendes Werkzeug und Erfahrung für die Erforschung der Atmosphäre potenziell bewohnbarer Welten liefern.
„Wenn irgendjemand glauben will, was Astronomen über die Entdeckung von Lebens- oder Sauerstoffzeichen auf anderen Welten sagen, müssen wir zuerst zeigen, dass wir es bei den einfachen Dingen tatsächlich richtig machen können.“ sagte Crossfield .
„In diesem Sinne wirken diese größeren, heißeren Planeten wie LTT 9779b wie Stützräder und zeigen, dass wir tatsächlich wissen, was wir tun, und alles richtig machen können.“
Die beiden Artikel wurden in veröffentlicht Die Astrophysikalischen Tagebuchbriefe, Hier Und Hier .