In der Atmosphäre der Exoplaneten war WASP-39b dreimal mehr Wasser als auf dem Saturn

Published on March 02, 2018

In der Atmosphäre der Exoplaneten war WASP-39b dreimal mehr Wasser als auf dem Saturn


    Künstlerisches Konzept: NASA, ESA, G. Bacon, A. Feild (STScI), H. Wakeford (STScI / Universität Exeter).

    Mit Hilfe der Hubble- und Spitzer-Teleskope haben Astrophysiker (pdf) die Atmosphäre des Exoplaneten WASP-39b analysiert wie „heißer Saturn“ - und das umfassendste Spektrum der Übertragung, das mit modernen Tools zusammengestellt werden kann. Das Sternenlicht durchdringt die Atmosphäre des Planeten und wird teilweise von Wellen absorbiert, deren Längen für die Energiezustände der Materie in der Atmosphäre charakteristisch sind. So kann durch Absorptionsspektroskopie festgestellt werden, welche chemischen Verbindungen in der Atmosphäre vorhanden sind.

    So haben Astrophysiker der University of Exeter (Vereinigtes Königreich) in Zusammenarbeit mit Kollegen anderer Universitäten und NASA-Mitarbeitern nachgewiesen, dass in der Atmosphäre eine beträchtliche Menge Wasserdampf vorhanden ist.

    Das Vorhandensein von Wasser in der Atmosphäre wurde zwar vorhergesagt, aber eine so große Menge ist überraschend - dreimal mehr als auf dem Saturn. Dies deutet darauf hin, dass der Planet viel weiter von seinem Stern gebildet und mit Eismaterial bombardiert wurde.

    Die folgende Abbildung zeigt das volle Übertragungsspektrum des WASP-39b (schwarze Punkte).



    Das Übertragungsspektrum umfasst die Daten HST STIS und WFC3, Spitzer IRAC und VLT FORS2, die das Spektrum mit allen verfügbaren Tools von 0,3 bis 5,0 µm ergänzen. Basierend auf dem isothermen Profil und dem chemischen Gleichgewichtszustand haben Wissenschaftler das wahrscheinlichste atmosphärische Modell für den Planeten WASP-39b erstellt. Sie wird rot angezeigt und zeigt die Vertrauensbereiche 1, 2 und 3 (von dunkelblau bis blau) an.

    Im Sonnensystem gibt es zwar keine Planeten wie WASP-39b, aber das Studium kann neue Informationen darüber liefern, wo und wie Planeten relativ zu ihren Sternen gebildet werden. Der Exoplanet ist einzigartig in seiner Art. Je mehr Informationen Sie darüber und über andere ungewöhnliche Planeten sammeln können, desto klarer wird deren Herkunft.

    WASP-39b ist interessant, weil es eine sehr ungewöhnliche Entwicklungsgeschichte haben muss. Gemessen an der Menge an Wasser in der Atmosphäre bildete es sich weit weg vom Stern, machte dann aber eine epische Reise durch sein Planetensystem und zerstörte möglicherweise einige andere Planetenobjekte auf seinem Weg.

    "Wir müssen andere Planeten untersuchen, um unser eigenes Sonnensystem zu verstehen", erklärt die leitende Forscherin Hannah Wakeford (Hannah Wakeford) vom Space Research Institute (USA) und der University of Exeter (Großbritannien). - Exoplaneten zeigen jedoch, dass die Planetenbildung komplizierter und verwirrender ist, als wir dachten. Und das ist fantastisch! “Das Beispiel von WASP-39b zeigt, dass Exoplaneten in der Zusammensetzung der Atmosphäre stark von den Planeten in unserem Sonnensystem abweichen können.

    WASP-39b befindet sich im Sternbild Jungfrau im Orbit eines ruhigen, solaren Sterns in einem Abstand von etwa 700 Lichtjahren von der Sonne. Die Rotationsperiode (Sternzeit) beträgt vier Tage der Erde. Derzeit ist es mehr als 20-mal näher an seinem Stern als die Erde an der Sonne und dreht sich synchron mit dem Stern, dh es wird immer von derselben Seite zu ihm gedreht.

    Die Temperatur auf der Sonnenseite beträgt 776,7 ° C. Starke Winde tragen die Wärme von der ganzen Tagsseite auf den ganzen Planeten, so dass sich die Rückseite fast genauso stark erwärmt wie der Tag. Obwohl der Planet "heißer Saturn" genannt wird, hat er nicht den gleichen Ring. Andererseits hat es eine große Atmosphäre ohne wolkenlose Höhen, die den Einsatz von Instrumenten zur Absorptionsspektroskopie ermöglicht.

    Nach dem Start des James-Webb-Teleskops, das für 2019 geplant ist, hoffen Wissenschaftler, WASP-39b und andere Exoplaneten zu untersuchen. Nach dem neuesten Zeitplan sollte der Start zwischen März und Juni 2019 im Fenster stattfinden. Laut dem letzten Bericht des US-Rechnungshofs am 28. Februar 2018 wird der Auftragnehmer Northrop Grumman leider weitere vier Monate benötigen, um das Teleskop auf die Arbeit vorzubereiten. Daher kann der Start des Teleskops erneut verschoben werden. Jetzt arbeiten Mitarbeiter von Northrop Grumman rund um die Uhr in drei Schichten an JWST. Seit September 2017 hat das Arbeitsvolumen des Projekts die ursprünglichen Werte bereits um das Fünffache überschritten.


    Teleskop "James Webb" nach kryogener Prüfung in der Vakuumkontrollkammer des Weltraumzentrums. Johnson in Houston, 1. Dezember 2017. Foto: NASA / Chris Gunn, CC BY-NC-ND 2.0

    „James Webb“ liefert Informationen zum Kohlenstoffgehalt in der Atmosphäre, der Licht bei längeren Wellenlängen absorbiert als Hubble-Schallplatten. Dann können Wissenschaftler den Anteil von Kohlenstoff und Sauerstoff in der Atmosphäre bestimmen - und noch genauere Annahmen über den Ursprung und die Evolutionsgeschichte des Planeten treffen.