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Beobachtet: Riesiger, extrem heißer Planet WASP-76b, wo es Eisen regnet

Nachtseite von WASP-76b

Diese Abbildung zeigt eine Nachtsicht des Exoplaneten WASP-76b. Der ultraheiße Riesen-Exoplanet hat einen Tag, an dem die Temperaturen über 2400 Grad Celsius steigen und hoch genug sind, um Metalle zu verdampfen. Starke Winde transportieren Eisendampf zur kühleren Nachtseite, wo er zu Eisentröpfchen kondensiert. Links vom Bild sehen wir die Abendgrenze des Exoplaneten, wo er von Tag zu Nacht übergeht. Bildnachweis: ESO / M. Kornmesser

Das Nature Magazine veröffentlicht eine überraschende Studie über den riesigen, extrem heißen Planeten WASP-76b, an der Forscher des Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) teilgenommen haben.

Dies Exoplanet, 390 Lichtjahre entfernt in Richtung Sternbild Fische, hat Tage, an denen seine Oberflächentemperaturen 2.400 überschreiten Celsiusausreichend heiß, um Metalle zu verdampfen. Seine Nächte mit starkem Wind kühlen den Eisendampf ab, so dass er zu Eisentropfen kondensiert. Dies ist das erste Ergebnis mit dem hochauflösenden Spektrographen ESPRESSO, einem Instrument, das vom IAC gemeinsam gesteuert und auf dem Very Large Telescope (VLT) von installiert wird ESO, in Chile.

Mit ESPRESSO (Echelle-Spektrograph für felsige Exoplaneten und stabile spektroskopische Beobachtungen) haben Astrophysiker chemische Variationen zwischen Tag und Nacht auf dem Planeten identifiziert: Sie haben die Spur von Eisendampf nur bei der Trennung zwischen Tag- und Nachtsektor des Planeten entdeckt . Es ist das erste Mal, dass chemische Variationen in einem riesigen, extrem heißen Planeten entdeckt wurden. „Überraschenderweise sehen wir diesen Eisendampf jedoch nicht im Morgengrauen. Die einzig mögliche Erklärung für dieses Phänomen ist, dass es unter extremen Bedingungen Eisen auf der dunklen Seite dieses Exoplaneten regnet “, sagt David Ehrenreich, Forscher an der Universität Genf und Erstautor des Artikels.

“Die Beobachtungen”, berichtet María Rosa Zapatero Osorio, Forscherin am del Center for Astrobiology des CSIC und Koordinatorin des ESPRESSO-Wissenschaftsteams, “zeigen eine große Menge Eisen in der Tagesatmosphäre des Riesenplaneten WASP-76b. Ein Teil dieses Eisens wird aufgrund seiner Rotation und der atmosphärischen Winde auf die dunkle Seite des Planeten transportiert. Dort in der kühleren Umgebung der dunklen Seite des Planeten kondensiert und fällt das Eisen aus. “

„Genau wie der Mond um die Erde behält dieser Planet immer das gleiche Gesicht zu seinem Stern, wenn er sich um ihn dreht, was diesen extremen Temperaturunterschied zwischen Tag und Nacht auf dem Planeten verursacht“, erklärt Jonay I. Gonzálezz Hernández, Ramón y Cajal Forscher am IAC und Mitglied des Wissenschaftsteams von ESPRESSO. WASP-76b empfängt tausendmal mehr Strahlung von seinem Zentralstern als von der Sonne auf die Erde gelangt. Sein Tagesgesicht ist so heiß, dass sich die Moleküle in Atome aufspalten und Metalle wie Eisen in die Atmosphäre verdampfen. Der Unterschied von mehr als tausend Grad zwischen Tag und Nacht erzeugt starke Winde, die den Eisendampf in den kühlsten Teil des Exoplaneten leiten.

„Ultrahot-Riesenplaneten sind die besten Labors, in denen wir extreme Klimazonen auf Exoplaneten untersuchen können. Wenn wir einen Exoplaneten während seines Transits über die Scheibe seines Sterns beobachten, können wir den Teil seiner Atmosphäre untersuchen, durch den das Licht des Sterns fällt. Mit ESPRESSO konnten chemische Variationen mithilfe der Analyse des kleinen Teils der Atmosphäre, den wir beobachten können, nachgewiesen werden “, fügt Núria Casasayas Barris, Forscherin am IAC und Doktorandin der Universität La Laguna (ULL), hinzu.

Ein Pionierinstrument

Die Ergebnisse zu WASP-76b wurden während der ersten Beobachtungen mit ESPRESSO im September 2018 von dem Konsortium, das das Instrument gebaut hat, in Chile, Portugal, Italien, der Schweiz, Spanien und der Europäischen Südsternwarte (ESO) erhalten. ESPRESSO wurde von Anfang an entwickelt, um erdähnliche Exoplaneten in einer Umlaufbahn um sonnenähnliche Sterne zu „jagen“. Es hat sich jedoch als viel vielseitiger herausgestellt. „Die große Stabilität von ESPRESSO, die weltweit ihresgleichen sucht, und das Potenzial der Teleskope im VLT machen ESPRESSO zu einem grundlegenden Instrument bei der Suche nach Erden und zur Untersuchung der Atmosphäre von Exoplaneten im Allgemeinen“, versichert Rafael Rebolo, Direktor des IAC, Gewinner des Nationalen Wissenschaftspreises und einer der Co-Direktoren von ESPRESSO. Dieses Instrument wird mit hoher Präzision die Radialgeschwindigkeiten von felsigen Planeten und die mögliche zeitliche Variation der Konstanten der Physik messen sowie die chemische Zusammensetzung von Sternen detailliert analysieren. „Diese Arbeit zeigt auch, dass wir eine neue Möglichkeit haben, das Klima der extremsten Exoplaneten zu verfolgen“, schließt Ehrenreich.

Lesen Sie Sehr großes Teleskop beobachtet extremen Exoplaneten, wo es geschmolzenes Eisen regnet, um mehr über diese Studie zu erfahren.

Referenz: „Nachtkondensation von Eisen in einem ultrahotten Riesen-Exoplaneten“ von David Ehrenreich, Christophe Lovis, Romain Allart, Maria Rosa Zapatero Osorio, Francesco Pepe, Stefano Cristiani, Rafael Rebolo, Nuno C. Santos, Francesco Borsa, Olivier Demangeon, Xavier Dumusque Jonay I. González Hernández, Núria Casasayas-Barris, Damien Ségransan, Sérgio Sousa, Manuel Abreu, Vardan Adibekyan, Michael Affolter, Carlos Allende Prieto, Yann Alibert, Matteo Aliverti, David Alves, Manuel Amate, Gerardo Avila, Veron Bandy, Willy Benz, Andrea Bianco, Émeline Bolmont, François Bouchy, Vincent Bourrier, Christopher Broeg, Alexandre Cabral, Giorgio Calderone, Enric Pallé, HM Cegla, Roberto Cirami, João MP Coelho, Paolo Conconi, Igor Coretti, Claudio Cumani, Guido Cupani Hans Dekker, Bernard Delabre, Sebastian Deiries, Valentina D’Odorico, Paolo Di Marcantonio, Pedro Figueira, Ana Fragoso, Ludovic Genolet, Matteo Genoni, Ricardo Génova Santos, Nathan Hara, Ian Hughes, Olaf Iwert, Florian Kerber, Jens Knudstrup, Marco Landoni, Baptiste Lavie, Jean-Louis Lizon, Monika Lendl, Gaspare Lo Curto, Charles Maire, Antonio Manescau, CJAP Martins, Denis Mégevand, Andrea Mehner, Giusi Micela, Andrea Modigliani Paolo Molaro, Manuel Monteiro, Mario Monteiro, Manuele Moschetti, Eric Müller, Nelson Nunes, Luca Oggioni, António Oliveira, Giorgio Pariani, Luca Pasquini, Ennio Poretti, José Luis Rasilla, Edoardo Redaelli, Marco Riva, Samuel Santana Tschudi, Paolo Santin Pedro Santos, Alex Segovia Milla, Julia V. Seidel, Danuta Sosnowska, Alessandro Sozzetti, Paolo Spanò, Alejandro Suárez Mascareño, Hugo Tabernero, Fabio Tenegi, Stéphane Udry, Alessio Zanutta und Filippo Zerbi, 11. März 2020 Natur.
DOI: 10.1038 / s41586-020-2107-1

Die teilnehmenden Mitglieder des IAC sowie Rafael Rebolo, Jonay I. González Hernández und Núria Casasayas Barris waren die Astrophysiker Carlos Allende Prieto, Ricardo Génova Santos, Alejandro Suárez Mascareño und Enric Pallé.