Ein internationales Team, darunter Wissenschaftler der Universität Genf (UNIGE) und des Nationalen Forschungsschwerpunkts PlanetS, hat das Vorhandensein von Eisenwinden in der Atmosphäre des extrem heißen Jupiters WASP-76 b nachgewiesen.
Dieser Planet mit extremen Bedingungen – die Temperaturen übersteigen dort 2000 Grad Celsius – ist ein bevorzugtes Ziel für Forscher, die seit mehreren Jahren die feinsten physikalischen Mechanismen in seiner Atmosphäre untersuchen. Ein "Regenbogen" wurde dort zum Beispiel im vergangenen April entdeckt (siehe
unseren Artikel).
Die Entdeckung von Eisenwinden, die die Tagseite des Planeten durchstreifen, gibt neue Einblicke in seine komplexe Klimadynamik. Diese Ergebnisse wurden in der Zeitschrift
Astronomy & Astrophysics veröffentlicht.
WASP-76 b ist seit seiner Entdeckung im Jahr 2013 Gegenstand zahlreicher Studien. Die Temperaturen dort erreichen 2400 Grad Celsius.
© Tania Cunha (Planetário do Porto - Centro Ciência Viva/Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço) Die extrem heiße Exoplanet WASP-76 b wurde seit seiner Entdeckung im Jahr 2013 eingehend untersucht, wobei zahlreiche extreme atmosphärische Phänomene zum Vorschein kamen.
Frühere Forschungen, die von internationalen Teams, darunter die UNIGE, durchgeführt wurden, haben Eisenschauer auf der Nachtseite des Planeten nachgewiesen, sowie das Vorhandensein von
Eisenregen,
Barium in der oberen Atmosphäre und einen
"Regenbogen" an der Grenze zwischen der Tag- und Nachtseite.
"Die Untersuchungen von WASP-76 b zeigen uns, wie extrem die atmosphärischen Bedingungen auf ultraheißen Jupitern sein können", erklärt David Ehrenreich, außerordentlicher Professor am Astronomischen Departement der Naturwissenschaftlichen Fakultät der UNIGE, Mitglied des PRN PlanetS und Mitautor der Studie. "Die eingehende Analyse dieses Planetentyps liefert uns wertvolle Informationen, um planetare Klimata im Allgemeinen besser zu verstehen."
Fluss von Eisenatomen
In dieser neuen Studie konzentrierte sich das Astronomenteam auf die Tagseite von WASP-76 b, deren Temperatur 2400 Grad Celsius erreicht, und beobachtete sie mit hochauflösender Spektroskopie im sichtbaren Licht. Das Hauptergebnis ist die Entdeckung eines Flusses von Eisenatomen, der sich von den unteren zu den oberen Atmosphärenschichten des Planeten bewegt.
"Es ist das erste Mal, dass solch detaillierte optische Beobachtungen auf der Tagseite dieses Exoplaneten durchgeführt wurden, was wesentliche Daten über seine atmosphärische Struktur liefert", erklärt Ana Rita Costa Silva, Doktorandin am Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA, Portugal) während eines längeren Aufenthalts am Astronomischen Departement der Naturwissenschaftlichen Fakultät der UNIGE und Hauptautorin der Studie. "Unsere Beobachtungen deuten auf das Vorhandensein starker Eisenwinde hin, die wahrscheinlich von einem Hotspot in der Atmosphäre gespeist werden."
Dank des ESPRESSO-Spektrographen
Dieser Durchbruch wurde durch den Einsatz des ESPRESSO-Spektrographen ermöglicht, einem Instrument, das für seine Präzision und Stabilität bekannt ist.
Errichtet zu einem großen Teil von der UNIGE und auf dem Very Large Telescope (VLT) der ESO in Chile installiert, ermöglichte es die Aufnahme von hochauflösenden Spektren des Planeten. Durch die Analyse dieses Lichts konnte das Team die chemischen Signaturen des sich bewegenden Eisens in seiner Atmosphäre identifizieren. Diese Technik, bekannt als Hochauflösungs-Emissionsspektroskopie, ist besonders wirksam für das Studium der Atmosphären von Exoplaneten.
"Die Fähigkeit von ESPRESSO, so präzise Messungen durchzuführen, ist von entscheidender Bedeutung", sagt Christophe Lovis, außerordentlicher Professor am Astronomischen Departement der Naturwissenschaftlichen Fakultät der UNIGE, Mitglied des PRN PlanetS und Mitautor der Studie. "Dieses Präzisionsniveau ermöglicht es uns, die dynamischen Prozesse in den Atmosphären von Exoplaneten wie WASP-76 b mit beispielloser Detailgenauigkeit zu erforschen."
Ein Fenster zu den Exoplaneten-Klimata
Die aufeinanderfolgenden Entdeckungen auf WASP-76 b ebnen den Weg für ein besseres Verständnis der Klimata auf Exoplaneten, insbesondere auf Gasriesen, die einer extremen Strahlung von ihrem Zentralstern ausgesetzt sind. Die detaillierte Kartierung der atmosphärischen Winde und ihrer chemischen Zusammensetzung hilft Astronomen, ein vollständiges Modell der Entwicklung dieser fernen Welten zu erstellen.
Durch die Entdeckung von Eisenwinden auf WASP-76 b liefern die Wissenschaftler entscheidende neue Informationen, um 3D-Modelle des Klimas dieses Exoplaneten zu erstellen, was ihnen eines Tages ermöglichen könnte, ähnliche Phänomene auf anderen fernen Planeten vorherzusagen.
Quelle: Universität Genf