Eine großartige Entdeckung in der Atmosphäre zweier Planeten

Ein internationales Team bestehend aus Wissenschaftlern der Universität Genf (UNIGE) und des Nationalen Forschungszentrums (PRN) PlanetS hat das schwerste Element entdeckt, das jemals in der Atmosphäre eines Exoplaneten gefunden wurde: Barium. Das Kunststück wurde durch ESPRESSO ermöglicht, ein Spektrometer, das weitgehend von der UNIGE entwickelt und am Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte (ESOs VLT) installiert wurde.

Wissenschaftler waren überrascht, ein solches Element in großen Höhen in der Atmosphäre der superheißen Gasriesen WASP-76 b und WASP-121 b zu entdecken, weil ihre starke Gravitation (theoretisch) es bereits in Richtung ihrer tiefen Schichten drückt. Diese Studie wird in der Zeitschrift veröffentlicht „Astronomie und Astrophysik“wirft Fragen über die Natur dieser seltsamen Atmosphäre auf.

„Diese Entdeckung demonstriert einmal mehr die Effektivität des Genfer Wissens auf dem Gebiet der hochauflösenden Spektroskopie“, kommentiert Francesco Pepe, ordentlicher Professor an der Abteilung für Astronomie der UNIGE, Co-Autor dieser Forschung und Hauptinitiator des ESPRESSO-Instruments. „Dieses Tool ermöglicht es uns, neue Exoplaneten mit der Radialgeschwindigkeitsmethode genau zu erkennen, aber auch die Zusammensetzung der Atmosphären von Exoplaneten zu charakterisieren, erklärt diese Studie.“

WASP-76 b und WASP-121 b sind keine gewöhnlichen Exoplaneten. Beide sind als superheiße Jupiter bekannt, weil sie etwa die gleiche Größe wie Jupiter haben, aber ihre Oberflächentemperaturen sind extrem hoch und überschreiten 1.000 Grad Celsius. Dies erklärt die Nähe dieser Planeten zu ihrem Mutterstern. Ihre Umlaufbahn um ihn herum dauert nur ein oder zwei Tage, was ihnen ziemlich seltsame Eigenschaften verleiht: In WASP-76 b zum Beispiel glauben Astronomen, dass es Eisen regnet.

Tomas Azevedo Silva, ein Doktorand an der Universität von Porto und dem Astronomischen Institut von Portugal, der die Studie leitete, sagt, die Entdeckung von Barium sei „eine Art ‚zufällige‘ Entdeckung.“ Wir haben weder erwartet noch nach Barium gesucht besonders und musste verifizieren, dass es von dem Planeten stammte. Das Vorhandensein dieses Metalls auf einem Exoplaneten wurde zuvor nicht erkannt.

Daher waren die Wissenschaftler überrascht, Barium, das 2,5-mal schwerer als Eisen ist, in den oberen Schichten der Atmosphäre beider Planeten zu finden. „Also muss es einen physikalischen Mechanismus geben, den wir nicht kennen, der das Barium in die oberen Schichten der Atmosphäre des heißen Jupiters bringt“, erklärt David Ehrenreich, außerordentlicher Professor an der Abteilung für Astronomie der UNIGE und Mitautor der Studie. .

Die Tatsache, dass Barium in der Atmosphäre dieser Planeten nachgewiesen wurde, legt nahe, dass diese Klasse von Planeten möglicherweise noch exotischer ist als bisher angenommen. Die Frage für Wissenschaftler ist nun, den natürlichen Prozess zu bestimmen, der das Vorhandensein dieses schweren Elements in großen Höhen auf diesen Exoplaneten verursachen könnte. Mit zukünftigen Instrumenten wie dem ArmazoNes High Dispersive Spectrometer (ANDES), das am kommenden Very Large Telescope (ELT) der ESO betrieben wird, werden Astronomen bei UNIGE, PlanetS und auf der ganzen Welt in der Lage sein, die Atmosphären großer und kleiner Exoplaneten zu untersuchen. Diese Werkzeuge werden es auch ermöglichen, erdähnliche Gesteinsplaneten umfassender zu analysieren und mehr Hinweise auf die Natur dieser fremden Welten zu sammeln.