Künstlerische Darstellung. (M. Weiss/Zentrum für Astrophysik | Harvard & Smithsonian) Haben Sie sich jemals gefragt, was? Jupiter würde wie nackt aussehen, ohne sein dickes Fell turbulente Wolken ? Ein 575 Lichtjahre entfernter Exoplanet könnte die Antwort auf die Frage sein, die Sie nicht gestellt haben.
Der Exoplanet ist ein Gasriese namens WASP-62b, und laut einer Analyse des Sternenlichts, das durch seine Atmosphäre gelangte, ist der Exoplanet völlig nackt. Es gibt nicht einmal ein Flüstern von Wolken oder Dunst.
Stattdessen ist die Atmosphäre völlig klar – etwas, das bei Exoplaneten nicht nur nahezu verschwindend selten vorkommt, sondern uns auch die einzigartige Gelegenheit bietet, einen Blick ins Innere zu werfen und zu sehen, woraus die Atmosphäre besteht.
„Ich gebe zu, dass ich zunächst nicht besonders begeistert von diesem Planeten war“, sagte der Astronom Munazza Alam vom Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics, der daran gearbeitet hat, die Atmosphären bestätigter Exoplaneten zu charakterisieren. „Aber als ich anfing, einen Blick auf die Daten zu werfen, war ich aufgeregt.“
Als es 2012 entdeckt wurde (und in Folgestudien), schien WASP-62b hübsch zu sein Selbstverständlichkeit für den Exoplaneten-Kurs . Er ist etwa 1,4-mal so groß und 0,57-mal so schwer wie Jupiter und umkreist einen jungen gelb-weißen Zwergstern namens WASP-62, der etwas größer als die Sonne ist.
Außerdem befindet er sich, wie die meisten bestätigten Exoplaneten, auf einer relativ engen Umlaufbahn, obwohl WASP-62b näher an seinem Stern ist als viele Exoplaneten – seine Umlaufzeit beträgt nur 4,41 Tage. Das bedeutet, dass es extrem heiß ist, mit einer Durchschnittstemperatur von ca 1.330 Kelvin und fallen daher in die Kategorie „ heißer Jupiter '.
Bei diesen Temperaturen ist WASP-62b höchstwahrscheinlich verdunsten , wie eine Pfütze an einem heißen Tag (aber viel langsamer).
Da er relativ nah an der Erde liegt und sich in so kurzer Zeit zwischen uns und seinem Stern bewegt, war WASP-62b ein guter Kandidat für den Versuch, seine Atmosphäre zu charakterisieren. Denn wenn ein Exoplanet vor seinem Stern vorbeizieht, verändert sich das Sternenlicht, da einige Wellenlängen des einfallenden Lichts von Atomen in der Atmosphäre absorbiert werden.
Verschiedene chemische Elemente absorbieren unterschiedliche Wellenlängen, sodass diese Spektralinformationen verwendet werden können, um zu sehen, woraus die Gashülle des Exoplaneten besteht.
Als Alam und ihr Team sich die Spektren von drei Transits von WASP-62b ansahen, fanden sie etwas wirklich Ungewöhnliches: einen vollständigen Satz Absorptionslinien von Natrium. In den meisten Exoplanetenatmosphären ist die Natriumsignatur normalerweise teilweise oder vollständig durch Wolken oder Dunst verdeckt.
Die starke Natriumsignatur von WASP-62b hat auch eine sehr breite Basis, verursacht durch etwas namens Druckausweitung . Dies konnte nur tief in der Atmosphäre des Exoplaneten bei höheren Drücken geschehen. Dass das Signal so deutlich aus so tiefem Inneren der Atmosphäre auftaucht, deutet darauf hin, dass es keine Wolken gibt, die seine Entstehung verhindern könnten.
„Das ist ein eindeutiger Beweis dafür, dass wir eine klare Atmosphäre sehen“, sagte Alam .
Das macht WASP-62b tatsächlich zu einem sehr seltenen Tier – weniger als sieben Prozent Von den bisher entdeckten Exoplaneten wird erwartet, dass sie eine klare Atmosphäre haben. Und nur ein anderer hat es getan identifiziert worden - WASP-96b, ein heißer Saturn 1.160 Lichtjahre weg.
WASP-62b ist nicht nur näher und größer, es ist auch hervorragend für Folgestudien positioniert. Es liegt in einer Region, die vom James Webb Space Telescope (JWST) kontinuierlich beobachtet werden kann und als Continuous Viewing Zone bezeichnet wird. Damit ist er der einzige Gasriesen-Exoplanet und der einzige Exoplanet mit einer klaren Atmosphäre in dieser Region. Es ist daher ein hervorragender Kandidat für eine Folgebeobachtung, wenn das Teleskop endlich seinen Betrieb aufnimmt.
Was steckt also in dieser Atmosphäre? Den Daten und Simulationen zufolge geht das Team davon aus, dass das JWST in der Lage sein wird, Wasser zu erkennen, Eisenhydrid , Ammoniak, Kohlenmonoxid und -dioxid, Methan und Silylydin , alles zusätzlich zu Natrium.
Eine eindeutige Identifizierung dieser Elemente sollte sowohl die Metallizität als auch das Kohlenstoff-Sauerstoff-Verhältnis in der Atmosphäre von WASP-62b aufdecken. Besonders spannend ist das Kohlenstoff-Sauerstoff-Verhältnis – daran kann man sich gewöhnen Bedingungen verstehen innerhalb der Planetenscheibe, als der Planet geboren wurde, und helfen uns, die Prozesse der Planetenentstehung besser zu verstehen.
„WASP-62 ist der einzige Stern im JWST CVZ mit einem bekannten transitierenden Riesenplaneten, der hell genug für eine qualitativ hochwertige atmosphärische Charakterisierung mittels Transitspektroskopie ist.“ „JWST-Transitprogramme erfordern viele wiederholte Besuche, die idealerweise zu jeder Jahreszeit geplant und schnell durchgeführt werden könnten“, schrieben die Forscher in ihrer Arbeit .
„WASP-62b ist daher eines der am leichtesten zugänglichen Ziele für Atmosphärenstudien mit JWST.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in Die astrophysikalischen Tagebuchbriefe .