For første gang i historien astronomer har opdaget, jern og titanium i atmosfæren på en planet uden for solsystemet. Denne exoplanet — KELT-9b — er hot fremmed verden for alle, at vi nogensinde har fundet. Planeten er så varmt, at dets temperatur er højere end selv de fleste stjerner. Hot exoplanet, der ligger omkring 620 lysår fra Jorden i stjernebilledet Cygnus — astronomerne kalder dem “sverhdorogimi Jupiter”. KELT-9b — en kæmpe gasformige verden som Jupiter, den største planet i solsystemet. Dog, dens vægt-tre gange mere end Jupiter, med en diameter på to gange, og den bane, der ligger meget tæt på stjernen af exoplanet, KELT-9.
“Vergaray Jupiter” er uformel betegnelse for varmt exoplaneter, som Jupiter, den temperatur, der overstiger 1.700 grader Celsius. “De er så varme, at de har visse ligheder med stjernerne, men er de planeter,” sagde Kevin Hyun, en astrofysiker ved Universitetet i Bern i Schweiz. KELT-9b kan nå temperaturer på 4300 grader.
En varm planet
Det er en rekord, varmen har gjort det muligt for astronomerne at opdage jern og titanium i den atmosfære af KELT-9b. Selv om forskere har længe formodet, at disse elementer er til stede i nogle af exoplaneter, jern er en af de mest almindelige grundstoffer i Universet — de er svære at opdage i et køligt miljø, fordi atomer er for det meste “, som er fanget i andre molekyler,” siger Hyun. Men KELT-9b så varmt, at skyer ikke er congenerous i sin stemning, hvor enkelte atomer af jern og andre metaller til at flyve for sig.
Titan blev set i atmosfæren på exoplaneter, før — men ikke i atomar form. I September 2017 astronomer, der arbejder med rumteleskopet Hubble meddelte, at han havde opdaget titanium dioxid i atmosfæren af exoplaneten Kepler-13A.
Astronomer kan registrere forskellige elementer, der studerer spektrum af lys, der kommer fra objekt i rummet. Fordi exoplanet, der ikke udsender sit eget lys, Chen og hans team af forskere undersøgte data teleskopet, der er indsamlet under en sol transit, når exoplanet, der passerede ind foran sin stjerne.
Bekvemt, de data, der allerede eksisterede, før Hyun og hans medforfattere har besluttet at gøre denne undersøgelse. Efter hans kolleger ved University of Geneva, der anvendes af de spektrale data for at finde ud af brint i atmosfæren af KELT-9b, “de er faktisk gemt data i skuffen, fordi der ikke var nogen grund til at se for jern og titanium,” siger Hyun. “Så for et par måneder siden, vi har foretaget en teoretisk undersøgelse, der forudså, at jern og titanium, der skal være, og det motiverede os til at søge.”
Ved hjælp af data for et år siden fra de Nationale Galileos teleskop på La Palma, Spanien, forskere begyndte at jage for metaller i spektret af det lys der skinnede gennem den atmosfære af KELT-9b i løbet af den 5-timers transit. Data blev indsamlet ved hjælp af HARPS-spektrografen.
“Forskellige atomer og molekyler, der udviser forskellige signaturer, når du opdeler lys i et spektrum,” siger Hyun. “Med tilstrækkelig opløsning, der er data nok, det er muligt at give hver enkelt molekyle med en unik signatur.” Søg underskrifter, af jern og titanium, elementer, der, ifølge Hyun og hans team skal være i den atmosfære af KELT-9b — vil kræve en “kombination af kraftfulde computere, en grundig undersøgelse af spektroskopiske databaser og omhyggelig indsamling af oplysninger,” skrev Hyung.
Team Hyun appellerede til Simon Grimm, astrofysik fra Universitetet i Bern, en specialist i beregningerne af opacitet af atomer og molekyler. “Disse opacitet er ikke let at beregne, fordi vi er nødt til at vurdere styrke og form af millioner og milliarder af spektrale linjer”.
Tidligere undersøgelser, der har foretaget en søgning af brint i atmosfæren af KELT-9b, så de stærke linjer af absorption af brint i spektret, uden nogen kompliceret kryds-korrelation analyser for at finde ud af, jern og titanium, i modsætning til undersøgelser af høne. De astronomer, som indsamlede data til søgning af brint havde ingen teoretisk begrundelse for en alvorlig søgning af metaller som jern.
En anden undersøgelse offentliggjort i juli 2 i tidsskriftet Nature Astronomi viste, at brint faktisk “kogende” af atmosfæren af KELT-9b og sugede stjerne af planeten. “Måske heavy metal også slipper ud på grund af det faktum, at en stærk udslip af brint “stramme” den tunge elementer i de øvre lag af atmosfæren,” siger FEI Yang fra Institut for astronomi for max Planck, undersøgelsens ledende forfatter.
Mens jern og titanium i den atmosfære af KELT-9b var en vigtig opdagelse, Hyun sagde, at teknikken i sig selv interessante opdagelser. Fordi den samme metode vil blive anvendt til påvisning af biosignature. Det er dog usandsynligt, at astronomer vil finde nogen tegn på liv på dette helvedes planet.
På denne superhot exoplanet — en rigtig “jerntæppet” i stedet for himlen
Ilya Hel