Ein internationales Team von Astronomen, darunter Wissenschaftler der Universität Genf (UNIGE) und des Nationalen Forschungszentrums PlanetS, hat in der Atmosphäre des ultraheißen Jupiters WASP-76 b das Vorhandensein von Eisenwinden festgestellt.
Dieser Planet mit seinen extremen Temperaturen von über 2.000 Grad Celsius ist ein Hauptziel für Forscher, die seit mehreren Jahren die kleinsten physikalischen Vorgänge in seiner Atmosphäre untersuchen. So wurde dort im vergangenen April beispielsweise die Anwesenheit eines „Regenbogens“ festgestellt.
Die Entdeckung eiserner Winde, die über die Tagseite des Planeten fegen, bietet neue Einblicke in die komplexe Klimadynamik dieser fernen Welt. Diese Ergebnisse finden Sie in der Zeitschrift Astronomie & Astrophysik.
Der ultraheiße Exoplanet WASP-76 b war seit seiner Entdeckung im Jahr 2013 Gegenstand zahlreicher Studien, die zahlreiche extreme atmosphärische Phänomene offenbarten. Frühere Forschungen internationaler Teams, darunter auch der UNIGE, haben Eisenregen auf seiner Nachtseite, das Vorhandensein von Barium in seiner oberen Atmosphäre und die Existenz eines „Regenbogens“ an der Grenze zwischen seiner Tag- und Nachtseite festgestellt.
«Die Arbeit an WASP-76 b zeigt uns, wie extrem die atmosphärischen Bedingungen auf ultraheißen Jupitern sein können», erklärt David Ehrenreich, außerordentlicher Professor in der Abteilung Astronomie der Fakultät für Naturwissenschaften der UNIGE, Mitglied des NFS PlanetS und Co-Autor der Studie. «Eine eingehende Analyse dieses Planetentyps liefert uns wertvolle Informationen für ein besseres Verständnis des Planetenklimas als Ganzes.»
Fluss von Eisenatomen
Für diese neue Studie konzentrierte sich das Astronomenteam auf die Tagseite von WASP-76 b, der eine Temperatur von 2400 Grad Celsius hat, indem es ihn mit hoher spektraler Auflösung im sichtbaren Licht beobachtete. Das wichtigste Ergebnis war die Entdeckung eines Stroms von Eisenatomen, der sich von den unteren in die oberen Schichten der Atmosphäre des Planeten bewegte.
„Dies ist das erste Mal, dass derart detaillierte optische Beobachtungen auf der Tagseite dieses Exoplaneten durchgeführt wurden, die wichtige Daten zu seiner atmosphärischen Struktur liefern“, erklärt Ana Rita Costa Silva, Doktorandin am Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA), die während eines Langzeitbesuchs die Abteilung für Astronomie der Fakultät für Naturwissenschaften der UNIGE besucht und Erstautorin der Studie.
„Unsere Beobachtungen deuten auf die Existenz starker Eisenwinde hin, die wahrscheinlich durch einen Hotspot in der Atmosphäre angetrieben werden.“
Dank des ESPRESSO Spektrographen
Dieser Durchbruch wurde durch den Einsatz des ESPRESSO-Spektrographen möglich, der für seine Präzision und Stabilität bekannt ist. Das größtenteils von der UNIGE gebaute und am Very Large Telescope (VLT) der ESO in Chile installierte Instrument wurde verwendet, um hochauflösende Spektren des Planeten zu erfassen.
Durch die Analyse dieses Lichts konnte das Team die chemischen Signaturen des Eisens identifizieren, das sich in der Atmosphäre des Planeten bewegt. Diese Technik, die als hochauflösende Emissionsspektroskopie bekannt ist, ist besonders leistungsfähig für die Untersuchung der Atmosphären von Exoplaneten.
„ESPRESSOs Fähigkeit, so präzise Messungen durchzuführen, ist von entscheidender Bedeutung“, sagt Christophe Lovis, außerordentlicher Professor in der Abteilung Astronomie der Fakultät für Naturwissenschaften der UNIGE, Mitglied des NFS PlanetS und Co-Autor der Studie. „Diese Präzision ermöglicht es uns, die dynamischen Prozesse in den Atmosphären von Exoplaneten wie WASP-76 b mit einem beispiellosen Detailgrad zu erforschen.“
Ein Fenster zum Klima auf Exoplaneten
Die sukzessiven Entdeckungen auf WASP-76 b ebnen den Weg für ein besseres Verständnis des Klimas von Exoplaneten, insbesondere im Fall von Gasriesen, die einer extremen Strahlung ihres Muttersterns ausgesetzt sind.
Die detaillierte Kartierung der atmosphärischen Winde und ihrer chemischen Zusammensetzung hilft den Astronomen, ein vollständiges Modell der Evolution dieser fernen Welten zu entwickeln. Durch die Entdeckung der Eisenwinde auf WASP-76 b liefern die Astronomen wichtige neue Informationen für die Erstellung von 3D-Modellen des Klimas dieses Exoplaneten, die ihnen eines Tages dabei helfen könnten, ähnliche Phänomene auf anderen fernen Planeten vorherzusagen.
Weitere Informationen:
AR Costa Silva et al, ESPRESSO zeigt blauverschobene neutrale Eisenemissionslinien auf der Tagseite von WASP-76 b, Astronomie & Astrophysik (2024). DOI: 10.1051/0004-6361/202449935