Das Leuchten eines Exoplaneten kann durch die Reflexion von Sternenlicht an flüssigem Eisen verursacht werden

Gibt es Regenbögen auf fernen Welten? Viele Phänomene, die auf der Erde auftreten – wie Regen, Hurrikane und Polarlichter – treten bei geeigneten Bedingungen auch auf anderen Planeten in unserem Sonnensystem auf. Jetzt haben wir Beweise von außerhalb unseres Sonnensystems, dass ein besonders exotischer Exoplanet etwas aufweisen könnte, das einem Regenbogen ähnelt.

Es erscheint am Himmel in Form eines Halos aus Farben, ein Phänomen namens „Glory“, das auftritt, wenn Licht auf Wolken trifft, die aus homogener Materie in Form kugelförmiger Tröpfchen bestehen. Dies könnte die Erklärung für das Rätsel sein, das mit der Beobachtung des Exoplaneten WASP-76B verbunden ist. Es wurde auch beobachtet, dass der Planet, ein glühend heißer Gasriese, der Regenfällen aus geschmolzenem Eisen ausgesetzt war, an seinem östlichen Ende (einer Linie, die die Tag- von der Nachtseite trennte) mehr Licht hatte als an seinem westlichen Ende. Warum gab es auf einer Seite des Planeten mehr Licht?

Nachdem es mit dem Weltraumteleskop CHEOPS entdeckt und anschließend mit früheren Beobachtungen von Hubble, Spitzer und TESS kombiniert wurde, glaubt ein Forscherteam der Europäischen Weltraumorganisation und der Universität Bern in der Schweiz nun, dass die wahrscheinlichste Ursache für das zusätzliche Licht darin liegt Ruhm. .

Das Licht sehen

Über einen Zeitraum von drei Jahren führte CHEOPS 23 Beobachtungen von WASP-76B sowohl im sichtbaren als auch im Infrarotlicht durch. Diese enthielten PhasenkurvenTransit und Sekundäre Sonnenfinsternis. Phasenkurven sind kontinuierliche Beobachtungen, die den gesamten Umlauf eines Planeten verfolgen und Veränderungen in seiner Phase oder dem Teil seiner beleuchteten Seite zeigen, der dem Teleskop zugewandt ist. Das Teleskop kann mehr oder weniger von dieser Seite aus sehen, während der Planet seinen Stern umkreist. Phasenkurven können die Änderung der Gesamthelligkeit eines Planeten und Sterns bestimmen, wenn sich der Planet dreht.

Eine sekundäre Sonnenfinsternis tritt auf, wenn ein Planet hinter seinem Mutterstern vorbeizieht und ihn verfinstert. Das während dieser Sonnenfinsternis gesehene Licht kann später mit dem Gesamtlicht vor und nach der Bedeckung verglichen werden, um uns einen Eindruck vom vom Planeten reflektierten Licht zu geben. Heiße Jupiter wie WASP-76B werden normalerweise durch sekundäre Finsternisse beobachtet.

Phasenkurvenbeobachtungen können fortgesetzt werden, während der Planet seinen Stern verdeckt. Bei der Beobachtung der Phasenkurve von WASP-76B sah CHEOPS einen Überschuss an präekliptischem Licht auf seiner Nachtseite. Dies war auch in der TESS-Phasenkurve und den zuvor gemachten sekundären Sonnenfinsternisbeobachtungen zu sehen.

Das Ende des Regenbogens?

Einer der Vorteile von WASP-76b besteht darin, dass es sich um einen sehr heißen Jupiter handelt, weshalb es zumindest auf seiner Tagseite nicht die Wolken und den Dunst gibt, die oft die Atmosphäre heißer und kalter Jupiter verdecken. Dies erleichtert die Erkennung atmosphärischer Emissionen erheblich. Wir haben bereits eine Asymmetrie des Eisengehalts zwischen der Tagesendseite und der Nachtseite festgestellt, die in entdeckt wurde Vorherige Studie, was den Planeten besonders interessant macht. In der oberen Atmosphäre des Tagesschenkels befand sich nicht so viel gasförmiges Eisen wie im Nachtschenkel. Dies ist wahrscheinlich darauf zurückzuführen, dass auf der Tagseite von WASP-76b Eisen herabregnet, das dann auf der Nachtseite zu Eisenwolken kondensiert.

Hubbles Beobachtungen deuteten darauf hin, dass auf der Nachtseite eine thermische Inversion stattfand – wenn die Luft in der Nähe der Planetenoberfläche abzukühlen beginnt. Die Abkühlung auf dieser Seite würde dazu führen, dass Eisen, das zuvor zu Wolken kondensiert war, auf der Tagseite herabregnete und dann durch die starke Hitze verdampfte, wieder kondensierte. Tröpfchen flüssigen Eisens können Wolken bilden.

Diese Wolken sind von entscheidender Bedeutung, da das Licht des Muttersterns, das von den Tröpfchen in diesen Wolken reflektiert wird, den Glorieneffekt erzeugen kann.

„Um die Beobachtung mit einem Glory-Effekt zu erklären, wären kugelförmige Aerosoltröpfchen und stark reflektierende, kugelförmige Wolken auf der Osthalbkugel des Planeten erforderlich“, sagten die Forscher in einem kürzlich in der Fachzeitschrift Astronomy and Astrophysics veröffentlichten Artikel.

Außerirdische Herrlichkeiten wurden schon früher gesehen. Es ist auch bekannt, dass sie sich in Wolken bilden Venus. Genau wie bei WASP-76b wurde auf der Venus mehr Licht vor der Sonnenfinsternis beobachtet. Auch wenn der Glanz des Exoplaneten recht klar erkennbar ist, könnten künftige Beobachtungen mit einem leistungsstärkeren Teleskop dabei helfen, festzustellen, wie ähnlich das Phänomen auf WASP-76 dem bestehenden ist auf unserem Planeten. Venus. Wenn sie übereinstimmen, wäre dies der erste Glanz, der jemals auf einem Exoplaneten beobachtet wurde.

Wenn zukünftige Forschungen einen konkreten Weg finden, um herauszufinden, ob dies wirklich funktioniert, könnten diese Phänomene uns mehr über die atmosphärische Zusammensetzung von Exoplaneten verraten, abhängig von der Art der Elemente oder Moleküle, von denen das Licht reflektiert wird. Möglicherweise verzichten sie sogar auf Wasser, was die Bewohnbarkeit bedeuten könnte. Obwohl der angebliche Ruhm von WASP-76b nicht schlüssig bewiesen wurde, ist es nichts weiter als ein Regenbogen in der Dunkelheit.

Astronomie und Astrophysik, 2024. DOI: 10.1051/0004-6361/202348270