Künstlerische Darstellung einer heißen Supererde. (ESA/Hubble, M. Kornmesser) Es gibt unzählige Exoplaneten in der Milchstraße, aber einige sind härter als andere. Nehmen Sie einen Typ, der als heiße Supererden bekannt ist. Diese Planeten sind verrückt. Stellen Sie sich eine felsige Welt wie die Erde vor, aber bis zu zehnmal massereicher; Zoomen Sie es jetzt so nah an seinen Stern heran, dass es nur noch 10 Tage oder weniger braucht, um es zu umkreisen.
Solche Planeten sind nicht gerecht heiß . Ihre unmittelbare Nähe zu den Wirtssternen macht sie vermutlich zu glühend heißen Höllenwelten der Atmosphäre beraubt Durch Sternstrahlung und Winde werden ihre Oberflächen von Ozeanen aus geschmolzener Lava mit Temperaturen von mindestens 850 Kelvin überschwemmt.
Das ist ziemlich erstaunlich, aber einige dieser Planeten bergen noch ein zusätzliches Geheimnis. Einige von ihnen sind extrem hell, da das Licht von ihren Wirtssternen reflektiert wird, eine Eigenschaft, die als Albedo bekannt ist.
Einige sind sogar heller als die Erde und reflektieren bis zu 50 Prozent des Lichts, das von ihrem Mutterstern auf sie trifft (die Erde reflektiert ca 30 Prozent des Sonnenlichts) - und Planetenforscher wissen nicht, was die Ursache für die Helligkeit sein könnte.
„Man würde erwarten, dass diese Lavaplaneten eine Art Kohlekugeln sind, die im Weltraum kreisen – sehr dunkel, überhaupt nicht sehr hell.“ sagte die Planetenforscherin Zahra Essack vom Department of Earth, Atmospheric, and Planetary Sciences des Massachusetts Institute of Technology, Hauptautor neuer Forschungen zu diesem Phänomen. „Was macht sie also so hell?“
Spoiler: Wir wissen es immer noch nicht. Aber wir haben jetzt eine klarere Vorstellung davon, was nicht hinter der hohen Albedo dieser Lavaozean-Exoplaneten steckt. Durch die Erzeugung eines Haufens aus Lava und vulkanischem Glas im Labor und die Messung des Reflexionsvermögens der beiden Materialien konnten Wissenschaftler diese als Quelle zusätzlicher Helligkeit ausschließen.
Zunächst wählte das Team seine Materialien aus – Feldspat und Basalt, zwei auf der Erde und den anderen Gesteinsplaneten des Sonnensystems vorkommende Mineralien mit gut charakterisierten Eigenschaften.
In der Gießerei am Department of Materials Science and Engineering des MIT schmolzen Essack und ihre Kollegen ihren Feldspat. Leider kühlte es zu schnell ab, um das Reflexionsvermögen im geschmolzenen Zustand messen zu können, aber das resultierende vulkanische Glas erwies sich als sehr nützlich. Das Team nahm detaillierte Messungen vor, beleuchtete es aus verschiedenen Winkeln und untersuchte, wie dieses Licht reflektiert wurde.
Für den Basalt beschaffte das Team Proben von Basaltglas Lava-Projekt der Syracuse University und führte die gleichen detaillierten Messungen seines Reflexionsvermögens durch.
Um Reflektivitätsmessungen für geschmolzene Lava zu erhalten, stöberte das Team frühere Studien durch. Anschließend berechneten sie die Albedo für eine Reihe heißer Supererdekonfigurationen, von rein geschmolzener Lava bis hin zu rein vulkanischem Glas, mit einer Reihe dazwischen liegender Kombinationen.
Wie erwartet war die Albedo eines Planeten, dessen Oberfläche aus diesen Materialien besteht, ziemlich niedrig. Die absolute Obergrenze lag bei einer Albedo von etwa 0,1 – was nur 10 Prozent des Lichts des Muttersterns reflektierte.
„Das ist im Vergleich zur Erde ziemlich dunkel und reicht nicht aus, um die Helligkeit der Planeten zu erklären, an denen wir interessiert waren.“ sagte Essack .
Dies bedeutet jedoch, dass sich das Team nun auf andere Möglichkeiten konzentrieren kann. Das wissen wir zum Beispiel Venus hat aufgrund seiner dichten Atmosphäre eine sehr hohe Albedo und reflektiert etwa 70 Prozent des auf ihn treffenden Sonnenlichts. Man hielt es für unwahrscheinlich, dass heiße Supererden Atmosphären hätten, aber vielleicht wissen wir einfach nicht genug über sie.
„Wir müssen noch so viel über diese Lava-Ozean-Planeten verstehen“ sagte Essack .
„Wir dachten, sie wären nur leuchtende Steinbälle, aber diese Planeten könnten über komplexe Systeme von Oberflächen- und Atmosphärenprozessen verfügen, die ziemlich exotisch sind und nichts, was wir jemals zuvor gesehen haben.“
Zukünftige Kandidaten für eine heiße Supererde, die vom Exoplaneten-Jagdteleskop TESS identifiziert wurden, könnten uns helfen, diese seltsamen und mysteriösen Welten besser zu verstehen.
Die Forschung wurde inzwischen in veröffentlicht Das Astrophysikalische Journal .