WASP-76b on erittäin kuuma Jupiter noin 640 valovuoden päässä Maasta Kalojen tähdistössä. Muutama vuosi sitten se sai tunnetuksi niin kuumana, että rauta putoaa sateena. Se on vuorovesi lukittunut tähteensä, ja planeetan tähtiä päin oleva pallonpuolisko voi saavuttaa jopa 2 400 celsiusasteen lämpötilan, joka on selvästi raudan 1 538 C:n sulamispisteen yläpuolella.
Tiedemiehet ovat tutkineet planeettaa sen löytämisestä vuonna 2013 lähtien, ja uudet todisteet viittaavat siihen, että se on jopa luultua kuumempi. Mutta melkein pettymys, rautasadetta ei ehkä tulekaan.
Löytö, että WASP-76b saattaa olla jopa luultua kuumempi, perustuu monivuotisiin eksoplaneetan havaintoihin. Uusi artikkeli, joka perustuu joihinkin näihin havaintoihin, on julkaistu The Astrophysical Journal Lettersissa. Sen otsikko on ' Ionisoidun kalsiumin havaitseminen erittäin kuuman Jupiterin WASP-76b ilmakehässä .” Emily Deibert, Toronton yliopiston tohtoriopiskelija, on paperin ensimmäinen kirjoittaja.
Eksoplaneettojen tutkimus on mielenkiintoisessa paikassa. Tähtitieteilijät kehittävät uusia tapoja löytää lisää eksoplaneettoja ja aloittaa niiden ilmakehän tutkiminen. Uusi tutkimus perustuu projektiin nimeltä ExoGemS—Exoplanets with Gemini Spectroscopy. Se käyttää Gemini North -teleskooppia Mauna Keassa ja a korkearesoluutioinen spektrografi tutkia eksoplaneettojen ilmapiirien monimuotoisuutta. ExoGemS-tutkimuksen tarkoituksena on tutkia vähintään 30 tähtitieteilijöitä kiinnostavaa eksoplaneettaa, ja WASP-76b toimii tutkimuksen vertailukohtana.
'Kun teemme kaukokartoitusta kymmenille eksoplaneetoille, jotka kattavat erilaisia massoja ja lämpötiloja', sanoi toinen kirjoittaja Ray Jayawardhana, 'kehitämme täydellisemmän kuvan vieraiden maailmojen todellisesta monimuotoisuudesta – tarpeeksi kuumista rautaisiin. sataa muille, joiden ilmasto on maltillisempi, Jupiteria raskaammista toisiin, jotka eivät ole paljon Maata suurempia.'
Kuva kuumasta Jupiterista, joka kiertää tähtensä lähellä. Kuvan luotto: ESA/ATG medialab, CC BY-SA 3.0 IGO
'On huomionarvoista, että tämän päivän teleskooppien ja laitteiden avulla voimme jo oppia niin paljon satojen valovuosien päässä tähtiä kiertävien planeettojen ilmakehistä – niiden ainesosista, fysikaalisista ominaisuuksista, pilvien esiintymisestä ja jopa laajamittaisista tuulikuvioista. Jayawardhana sanoi a Lehdistötiedote .
WASP-76b sai jonkin verran huomiota aiemman tutkimuksen ansiosta, jonka mukaan rautaa saattaa sataa. Päivän lämpötila on tarpeeksi kuuma höyrystämään rautaa, kun taas yöpuolen lämpötila on tarpeeksi alhainen, jotta rauta tiivistyy sateeksi. Ajatuksena oli, että jossain lähellä terminaattori Vuorovesilukitun planeetan rauta tiivistyisi nesteeksi ja putoaisi pintaan.
Se ei ehkä ole totta, mutta siihen päästään. Tämä uusi tutkimus osoittaa, että WASP-76b saattaa itse asiassa olla luultua kuumempi. Se johtuu harvinaisen ionisoidun kalsiumin spektroskooppisen kolmion löytämisestä ilmakehästä.
Eksoplaneetalla on monimutkainen ilmakehä, ja tähtitieteilijät tutkivat sitä satojen valovuosien etäisyydeltä, joten johtopäätökset eivät todennäköisesti ole lopullisia. Kirjoittajat sanovat artikkelissaan, että WASP-76b:llä on todennäköisesti poistuva ilmakehä ja että ilmakehän hydrodynamiikka vaikuttaa spektrometrian ionisoituihin kalsiumlinjoihin. 'Korkeampi lämpötila johtaisi sitten lisääntyneeseen ionisoidun kalsiumin tuotantoon ja siten vahvoihin absorptioominaisuuksiin', he kirjoittavat.
'Näemme niin paljon kalsiumia; se on todella vahva ominaisuus', sanoi ensimmäinen kirjoittaja Emily Deibert, Toronton yliopiston tohtoriopiskelija, jonka neuvonantaja on Jayawardhana. 'Tämä ionisoidun kalsiumin spektrinen allekirjoitus voi osoittaa, että eksoplaneetalla on erittäin voimakkaita yläilmakehän tuulia', Deibert sanoi. 'Tai ilmakehän lämpötila eksoplaneetalla on paljon korkeampi kuin luulimme.'
Tässä tutkimuksen kuvassa on häikäisevän paljon yksityiskohtia, mutta notkaukset edustavat kolmea ionisoidun kalsiumin spektroskooppista viivaa. Kuvan luotto: Deibert et al 2021.
Niin paljon huomiota herättänyt rauta saattaa olla osittain syynä äärimmäisestä kuumuudesta, jossain muodoistaan. Toinen raudan muoto yhdessä Mg:n kanssa voi myös vaikeuttaa ilmakehän jäähtymistä. 'Tunnettuja mekanismeja, jotka johtavat lämpötilan nousuun ultrakuumien Jupiterien ilmakehissä, ovat metallin fotoionisaatio ja NLTE< ei-paikallinen termodynaaminen tasapaino > vaikutukset lämmityksestä vastaavien lajien (esim. Feii) ylikansoituksen ja jäähdyttämisestä vastaavien lajien (esim. Fei ja Mg) alikansoituksen muodossa.
WASP-76b on todennäköisesti järjestelmän ainoa planeetta, ja sen massa on noin 92 % Jupiterin massasta. Sen kiertoaika on alle kaksi päivää. Sen tiheä kauttakulku tekee siitä hyvän opiskelukohteen. Tämän tutkimuksen kirjoittajat aikovat tutkia eksoplaneettaa laajemmin. 'Tulevassa artikkelissa analysoimme näiden havaintojen kattamaa koko spektrialuetta ja etsimme absorptiota korkealla resoluutiolla mallinnettujen atomi-, ioni- ja molekyylilajien sarjan vuoksi...' he kirjoittavat.
Entä Iron Rain?
On laajalti raportoitu, että WASP-76b sataa sulaa rautaa. Mutta erillisen tutkimuksen mukaan näin ei välttämättä ole.
Lehdessä nimeltä ' Sateenvarjoa ei tarvita: WASP-76b:n rautasateen hypoteesin kohtaaminen jälkikäsittelyllä
yleiset kiertomallit ”, tutkijaryhmä sanoo, että rautasade on epätodennäköistä ja että jokin muu voi selittää havainnot.
Tämä ryhmä, jonka ensimmäinen kirjoittaja Arjun Savel, huomauttaa, että WASP-76b on ensimmäinen kerta, kun minkäänlaista rautasadetta on oletettu eksoplaneetan ilmakehässä. 'Yllä mainittu rautakemian gradienttitulkinta olisi ensimmäinen laatuaan eksoplaneettojen ilmakehässä', he kirjoittavat. Heidän mukaansa on toinenkin selitys, ja se voi olla todennäköisempi.
He sanovat, että rautasateita osoittavat tiedot voidaan selittää lämpötilalla. 'Wardenierin et al.:n eteenpäin suuntautuvat mallit ovat kuitenkin kyseenalaistaneet kemiallisen gradientin tarpeen olemassa olevien havaintojen selittämiseksi. (2021), jotka laskevat itse johdonmukaisesti lähetysspektrit tämän planeetan 3-D-mallista ja huomaavat, että joko raudan kondensaatio tai merkittävä lämpötilan epäsymmetria voisi vastata Ehrenreich et al. (2020) tiedot.'
Heidän mainitsemansa lämpötilan epäsymmetria on ilmakehän etureunan ja takareunan välillä. Valitettavasti olemassa olevat tiedot eivät pysty erottamaan todellista rautasadetta ja lämpötilan epäsymmetriaa. Datassa on toinenkin ongelma. Osoittautuu, että WASP-76:lla voi olla tähtikumppani noin 85 AU:n päässä. Tämän tähden valo on saattanut esiintyä joissakin alkuperäisessä WASP-76b:n Hubble-spektroskopiassa, mikä saastuttaa tiedot.
Tämän taiteilijan kuvituksessa näkyy, että planeetta kuumennetaan tarpeeksi sulattamaan metalleja. Kuvan luotto: NASA, ESA ja G. Bacon (STSci)
He huomauttavat myös, että erittäin kuuma Jupiterin ilmakehä ei ole suotuisa Fe-pilvien muodostumiselle. 'Lisäksi Fe-pilviä ei välttämättä suosita kuumassa Jupiterin ilmakehässä; Mikrofysiikan mallit osoittavat, että Fe:n nukleaationopeus on alhainen, mikä aiheuttaa Fe-pilvien sitoutumisen syvälle ilmakehään.
Toinen paperi, vuodelta 2021, nimeltään ' Ultrakuuman Jupiterin WASP-76b:n raudan ristikorrelaatiosignaalin hajottaminen lähetyksessä käyttämällä 3D Monte-Carlo -säteilynsiirtoa ”, vastustaa myös rautasateen johtopäätöstä. Tässä artikkelissa kirjoittajat kirjoittavat: 'Osoitamme myös, että aiemmin julkaistu WASP-76b:n rautasignaali voidaan toistaa mallilla, jossa on raudan kondensaatiota johtavassa raajassa. Vaihtoehtoisesti signaali voidaan selittää huomattavalla lämpötila-epäsymmetrialla taka- ja etuhaaran välillä, jolloin raudan tiivistymistä ei välttämättä vaadita tietojen vastaamiseksi.'
Ollakseni oikeudenmukainen tutkijoita kohtaan, jotka alun perin ehdottivat läsnäoloa rautasadetta WASP-76b:ssä , he vain sanoivat sen olevan mahdollista heidän käytettävissään olevien tietojen vuoksi. Otsikot ehdottivat, että se oli tehty, mutta niin otsikot toimivat. David Ehrenreich, Sveitsin Geneven yliopiston luonnontieteellisen tiedekunnan tähtitieteen laitoksen professori, oli tämän artikkelin johtava kirjoittaja.
He sanoivat artikkelissaan, että heidän tulokset voidaan selittää kahdella tavalla, ja vain toinen niistä liittyy rautasateeseen. Tulokset '… voidaan selittää toisaalta planeetan pyörimisen ja kuumalta päivältä puhaltavan tuulen yhdistelmällä'. Toisaalta '… yön puolelta aamun terminaattorin läheltä ei tule signaalia, joka osoittaisi, että atomirauta ei absorboi tähtien valoa siellä.' Mutta kuten olemme nähneet, rautasignaalin puute voi johtua lämpötilan epäsymmetriasta.
Joten toistaiseksi kukaan ei ole varma, että planeetalla on niin kuuma, että rautaa sataa. Mutta se olisi varmasti mielenkiintoista. Tehokkaampien instrumenttien, kuten tulevan James Webbin avaruusteleskoopin, pitäisi auttaa meitä selvittämään varmasti.
Lisää:
- Lehdistötiedote: Spektri paljastaa äärimmäisen eksoplaneetan olevan vieläkin eksoottisempaa
- Tutkimus paperi: Ionisoidun kalsiumin havaitseminen erittäin kuuman Jupiterin WASP-76b ilmakehässä
- Tutkimus paperi: Sateenvarjoa ei tarvita: WASP-76b:n rautasateen hypoteesin kohtaaminen jälkikäsitellyillä yleiskiertomalleilla