Ihr Regenschirm ist auf einem Planeten, auf dem es Eisen regnet, nicht ausreichend

Stellen Sie sich einen Planeten vor, auf dem es Eisen regnete. Klingt unmöglich. Aber auf einem entfernten Exoplaneten, der gezeitengebunden an seinen Stern gebunden ist, muss die Nachtseite mit einem eisernen Regenguss kämpfen.

Der Planet heißt WASP-76b und ist im Sternbild Fische etwa 390 Lichtjahre von uns entfernt. Es wurde 2013 entdeckt und ist der einzige bekannte Planet, der den Stern WASP-76 umkreist. Es ist ein riesiger Planet, und die Tagestemperatur kann 2.400 Grad Celsius erreichen, was heiß genug ist, um nicht nur Eisen zu schmelzen, sondern Moleküle in Atome aufzuspalten.

"Man könnte sagen, dieser Planet wird abends regnerisch, außer dass es Eisen regnet."

Professor David Ehrenreich, Hauptautor.

Eine neue in Nature veröffentlichte Studie beschreibt die Eisenregen-Natur des Planeten. Die Studie trägt den Titel "Nachtseitige Kondensation von Eisen in einem ultrahotten Riesen-Exoplaneten". Hauptautor ist David Ehrenreich, Professor am Institut für Astronomie der Fakultät für Naturwissenschaften der Universität Genf, Schweiz.

Der Planet wurde von WASP, der Weitwinkelsuche nach Planeten, entdeckt. In einer früheren Studie wurde es als bestrahlter und aufgeblähter heißer Jupiter identifiziert. Heiße Jupiter sind eine Klassifikation von Exoplaneten, die Jupiter ähnlich sind, aber sehr nahe an ihren Wirtssternen umkreisen und sehr hohe Oberflächentemperaturen haben.

Heiße Jupiter sind im Vergleich zu den Planeten in unserem Sonnensystem ein exotischer Planetentyp. Aber Wasp-76b ist exotisch, selbst für einen heißen Jupiter. „Man könnte sagen, dass dieser Planet abends regnet, außer dass es Eisen regnet“, sagt Ehrenreich, der Erstautor der Studie.

Diese Entdeckung wurde mit dem ESPRESSO-Instrument am Very Large Telescope (VLT) des European Southern Observatory (ESO) gemacht. ESPRESSO steht für Echelle SPectrograph für Rocky Exoplanets und Stable Spectroscopic Observations. Es handelt sich um einen hochauflösenden Spektrographen, der mit Licht von einem der vier 8,2-Meter-Teleskope des VLT arbeiten kann. Oder es kann mit mehr Licht arbeiten, bis zu allen vier Teleskopen in der Einrichtung.

Der ungewöhnliche Planet ist an seinen Stern gebunden. Genau wie bei unserem Mond entspricht die Tageslänge der des Jahres: Die Umlaufbahn seines Sterns dauert genauso lange wie die Durchführung einer Umdrehung. Und da es so nah an seinem Stern ist, führt dies zu seltsamen und exotischen Bedingungen, die wir kaum als Wetter bezeichnen können.

Die sternseitige Seite erhält eine enorme Menge an Sonneneinstrahlung. Aber in einer Wendung von Jekyll und Hyde ist die andere Seite dunkel. Was bedeutet das?

"Mit anderen Worten, es regnet Eisen auf der Nachtseite dieses extremen Exoplaneten."

Christophe Lovis, Universität Genf, Lead Data Analyst bei ESPRESSO

Dies bedeutet, dass die Sonnenseite in einer Hitze backt, die hoch genug ist, um Eisen nicht zu Flüssigkeit, sondern zu Dampf zu schmelzen. Es bedeutet auch, dass verdampftes Eisen von der sengenden heißen Tagesseite zur viel kühleren Nachtseite geblasen wird, wo es als Regen fällt. Und ESPRESSO entdeckte diesen Dampf dort, wo sich die Abendseite und die Sonnenseite treffen.

"Überraschenderweise sehen wir morgens auf der anderen Seite des Planeten keinen Eisendampf", sagt Christophe Lovis, Forscher bei UNIGE und Lead-Data-Analyst von ESPRESSO. „Die Schlussfolgerung ist, dass das Eisen während der Nacht kondensiert hat. Mit anderen Worten, es regnet Eisen auf der Nachtseite dieses extremen Exoplaneten. “

Die Entdeckung, ob der Eisenregen von WASP-76b auf das Jahr 2018 zurückgeht, und die ersten Beobachtungen mit ESPRESSO. Der eiserne Regen ist zwar aus irdischer Sicht schockierend und ungewöhnlich, entspricht jedoch den Vorhersagen.

Es wird vorausgesagt, dass Planeten mit extrem hoher Sonneneinstrahlung wolkenfrei sind und von Atomspezies dominiert werden. Auf der viel kühleren Nachtseite wird erwartet, dass diese Arten zu Molekülen rekombinieren. Das macht reichlich Sinn.

Es wurde jedoch noch nie zuvor entdeckt.

In diesem Fall hat ESPRESSO das neutrale Eisenabsorptionssignal erkannt, das am hinteren Glied blau verschoben ist. In ihrer Arbeit machen die Autoren deutlich, dass dies „durch eine Kombination aus Planetenrotation und Wind von der heißen Seite erklärt werden kann“. Und andererseits: „… es kommt kein Signal von der Nachtseite in der Nähe des morgendlichen Terminators, was zeigt, dass atomares Eisen dort kein Sternenlicht absorbiert.“

Dies führt zu der einzigen wirklichen Schlussfolgerung: „Eisen muss also auf seiner Reise über die Nachtseite kondensieren.“

WASP-76b und andere heiße Jupiter zeigen thermische Phasenkurven, die auf nächtliche Wolken hindeuten. Die Autoren schließen daraus: „Auf WASP-76b und ähnlich heißen Planeten könnten diese Wolken aus Eisentröpfchen bestehen, da flüssiges Eisen das stabilste eisenhaltige Hochtemperaturkondensat ist. Daher könnte es buchstäblich Eisen auf der Nachtseite von WASP-76b regnen. “

Das ESPRESSO-Instrument wurde ursprünglich entwickelt, um neue Planeten zu entdecken und bekannte zu charakterisieren. Aber es ist noch viel mehr getan.

„Wir haben sehr früh gedacht, dass wir mit dem Instrument nicht nur neue Planeten entdecken, sondern auch bereits bekannte charakterisieren können. Bis 2018 war uns jedoch nicht klar, wie mächtig ESPRESSO auf diesem Gebiet wirklich war “, erklärt Francesco Pepe, Professor am Institut für Astronomie der Fakultät für Naturwissenschaften der UNIGE und Hauptforscher des ESPRESSO-Konsortiums.

„Dank dieser Technologie haben wir jetzt eine völlig neue Möglichkeit, das Klima der extremsten Exoplaneten zu verfolgen“, schließt David Ehrenreich.

Mehr:

  • Pressemitteilung: Eisenregen am Abend auf einem riesigen Exoplaneten
  • Forschungsbericht: Nightside-Kondensation von Eisen in einem Ultrahot-Riesen-Exoplaneten
  • Space Magazine: Dieser Planet ist so metallisch. Eisen- und Titandampf in der Atmosphäre eines „Ultra-Hot Jupiter“
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