Pressmeddelande

Rekordtungt grundämne upptäckt i en exoplanetatmosfär

13 oktober 2022, Skurup

Med Europeiska sydobservatoriets Very Large Telescope (ESO:s VLT) har astronomer upptäckt det tyngsta grundämnet hittills i en exoplanetatmosfär - barium. Upptäckten av barium på höga altituder i atmosfärerna på de ultraheta gasjättarna WASP-76 b och WASP-121 b var oväntad. Denna upptäckt reser många frågor om hur dessa planeters exotiska atmosfärer ser ut.

“Den förbryllande och motsägelsefulla frågan är: varför finns ett så pass tungt grundämne i de övre atmosfärslagren på dessa planeter?” frågar sig Tomás Azevedo Silva, doktorand på Portos universitet och Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) i Portugal, som ledde studien som publiceras i dag i Astronomy & Astrophysics.

 

WASP-76 b och WASP-121 b är inga vanliga exoplaneter. Båda är så kallade ultraheta Jupiterplaneter. Deras storlekar överensstämmer med Jupiters, men yttemperaturen är över 1000 °C. Deras egenskaper beror på närheten till sina moderstjärnor, som båda planeterna fullbordar ett omlopp kring på ett eller två dygn. Planeterna har därför några verkligt exotiska egenskaper: på WASP-76 b är det möjligt att det regnar järn.

 

Men forskarna blev ändå förvånade över förekomsten av barium, som är 2,5 gånger tyngre än järn, i de övre skikten i exoplaneternas atmosfärer. “Med tanke på planeternas starka gravitation förväntade vi oss att tunga grundämnen som barium snabbt skulle falla ner mot större djup” förklarar medförfattaren Olivier Demangeon, också han från Portos universitet och IA.

 

“Detta var på ett sätt en oavsiktlig upptäckt” säger Azevedo Silva. “Vi förväntade oss inte och letade därför inte efter barium, och var tvungna att dubbelkolla att signalen verkligen kom från planeten eftersom grundämnet inte hade setts tidigare i någon annan exoplanets atmosfär”.

 

Det faktum att barium upptäcktes hos båda exoplaneterna indikerar att  ultraheta Jupiterplaneter kan vara än mer exotiska än man tidigare trott. Även om vi då och då detekterar barium även i jordens atmosfär,i form av den starka gröna färgen i fyrverkerier, så är frågan för forskarna nu vilken naturlig process som kan ge upphov till ett så tungt grundämne på så hög höjd. “För närvarande vet vi inte vilka mekanismer som är betydelsefulla” förklarar Demangeon.

 

Ultraheta Jupiterplaneter är av extremt stor betydelse för att undersöka exoplaneters atmosfärer. “Eftersom de är gasrika och mycket varma är deras atmosfärer mycket utbredda och därför lättare att undersöka än atmosfärer kring mindre och kallare planeter” säger Demangeon.

 

Det krävs mycket specialiserad utrustning för att bestämma sammansättningen hos en exoplanets atmosfär. Forskarna använde ESPRESSO-instrumentet på ESO:s VLT i Chile för att analysera moderstjärnornas ljus då det filtrerades genom atmosfärerna på WASP-76  och WASP-121 b. På så sätt kunde man detektera flera grundämnen, däribland barium.

 

Dessa nya resultat visar att vi bara har skrapat på ytan av exoplaneternas mysterier. Med framtida instrument som den högupplösande spektrografen ANDES (ArmazoNes high Dispersion Echelle Spectrograph) på ESO:s kommande Extremely Large Telescope (ELT), kommer astronomerna att kunna studera atmosfärerna hos stora och små exoplaneter, som steniga jordlika planeter, i mycket större detaljrikedom för att samla mer ledtrådar till egenskaperna hos dessa främmande världar.

Mer information

Forskningsresultaten presenteras i artikeln “Detection of Barium in the atmospheres of ultra-hot gas giants WASP-76b & WASP-121b” (doi:10.1051/0004-6361/202244489) i tidskriften Astronomy & Astrophysics.

 

Forskarlaget utgörs av T. Azevedo Silva (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade do Porto, Portugal [IA/UPorto, CAUP] och Departamento de Física e Astronomia Faculdade de Ciências, Universidade do Porto, Portugal [FCUP]), O. D. S. Demangeon (IA/UPorto, CAUP och FCUP), N. C. Santos (IA/UPorto, CAUP och FCUP), R. Allart (Department of Physics och Institute for Research on Exoplanets, Université de Montréal, Kanada och Observatoire astronomique de l’Université de Genève, Schweiz [UNIGE]), F. Borsa (INAF – Osservatorio Astronomico di Brera, Italien) , E. Cristo (IA/UPorto, CAUP and FCUP) , E. Esparza-Borges (Instituto de Astrofísica de Canarias, Spain [IAC] och Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna, Tenerife, Spanien [IAC-ULL]) , J. V. Seidel (European Southern Observatory, Chile [ESO Chile]) , E. Palle (IAC) , S. G. Sousa (IA/UPorto), H. M. Tabernero (Centro de Astrobiología, CSIC-INTA, Spanien [CSIC-INTA]), M. R. Zapatero Osorio (CSIC-INTA), S. Cristiani (INAF – Osservatorio Astronomico di Trieste, Italien [INAF Trieste]), F. Pepe (UNIGE) , R. Rebolo (IAC och IAC-ULL) , V. Adibekyan (IA/UPorto och FCUP), Y. Alibert (Physikalisches Institut, University of Bern, Schweiz), S. C. C. Barros (IA/UPorto och FCUP), V. Bourrier (UNIGE) , P. Di Marcantonio (INAF Trieste), V. D’Odorico (INAF Trieste, Scuola Normale Superiore, Italien och Institute for Fundamental Physics of the Universe, Trieste, Italien [IFPU]), D. Ehrenreich (UNIGE och Centre Vie dans l’Univers, Faculté des sciences de l’Université de Genève, Schweiz), P. Figueira (UNIGE och IA/UPorto), J. I. González Hernández (IAC och Universidad de La Laguna, Departamento de Astrofísica, Spanien), C. J. A. P. Martins (UA/UPorto och Centro de Astrofísica da Universidade do Porto, Portugal), A. Mehner (ESO Chile) , G. Micela (INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo, Italien), P. Molaro (INAF Trieste och IFPU), D. Mounzer (UNIGE), N. J. Nunes (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa och Departamento de Física, Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, Portugal), A. Sozzetti (INAF - Osservatorio Astrofisico di Torino, Italien), A. Suárez Mascareño (IAC and IAC-ULL) och S. Udry (UNIGE).

 

Europeiska sydobservatoriet (ESO) möjliggör för astronomer världen över att utforska universums mysterier. Vi designar, konstruerar och driver markbaserade observatorier av yppersta världsklass – som astronomer använder för att besvara spännande och utmanande frågor och för att sprida astronomisk kunskap – och driver internationella samarbeten inom astronomin. ESO startade som en mellanstatlig organisation 1962 och har i dag 16 medlemsländer (Belgien, Danmark, Finland, Frankrike, Irland, Italien, Nederländerna, Polen, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike), tillsammans med Chile som värdland och Australien som en strategisk partner. ESO:s högkvarter och besökscenter med planetarium, ESO Supernova, ligger nära München i Tyskland, medan teleskopen är placerade i Atacamaöknen i Chile, en unik plats för astronomiska observationer. ESO driver tre observatorier i Chile: La Silla, Paranal och Chajnantor. Vid Paranal finns Very Large Telescope och Very Large Telescope Interferometer, liksom kartläggningsteleskop som VISTA. Vid Paranal kommer även ESO att placera och driva Cherenkov Telescope Array South, världens största och känsligaste gammastrålningsteleskop. Tillsammans med internationella partners driver ESO de två anläggningarna APEX och ALMA på Chajnantorplatån som observerar himlen i millimeter- och submillimetervåglängder. Vid Cerro Armazones, nära Paranal, bygger vi för närvarande ESO:s Extremely Large Telescope, ”världens största öga mot himlen”. Från kontoret i Santiago, Chile, stödjer vi verksamheten i landet och samverkar med det chilenska samhället och våra samarbetspartners.

 

Länkar

• Forskningsartikel
• Foton på VLT
• Läs mer om ESO:s Extremely Large Telescope
• För journalists: prenumerera på pressmeddelanden under embargo på svenska
• För astronomer: berätta om din forskning

Kontakter

Tomás Azevedo Silva
Instituto de Astrofisica e Ciências do Espaço, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto
Porto, Portugal
E-post: Tomas.Silva@astro.up.pt

Olivier Demangeon
Instituto de Astrofisica e Ciências do Espaço, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto
Porto, Portugal
Tel: +351 226 089 855
E-post: olivier.demangeon@astro.up.pt

Nuno Santos
Instituto de Astrofisica e Ciências do Espaço, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto
Porto, Portugal
E-post: Nuno.Santos@astro.up.pt

María Rosa Zapatero Osorio
Centro de Astrobiología (CSIC-INTA)
Madrid, Spain
E-post: mosorio@cab.inta-csic.es

Hugo Tabernero
Centro de Astrobiología (CSIC-INTA)
Madrid, Spain
E-post: htabernero@cab.inta-csic.es

Jonay González Henández
Instituto de Astrofísica de Canarias
Tenerife, Spain
E-post: jonay@iac.es

Alejandro Suárez Mascareño
Instituto de Astrofísica de Canarias
Tenerife, Spain
E-post: alejandro.suarez.mascareno@iac.es

Paolo Molaro
INAF Osservatorio Astronomico di Trieste
Trieste, Italy
E-post: paolo.molaro@inaf.it

Baptiste Lavie
University of Geneva
Geneva, Switzerland
E-post: Baptiste.Lavie@unige.ch

Juan Carlos Muñoz Mateos
ESO Media Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6176
E-post: press@eso.org

Johan Warell (Presskontakt för Sverige)
ESO:s nätverk för vetenskaplig kommunikation
Skurup, Sverige
Tel: +46-706-494731
E-post: eson-sweden@eso.org

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso2213 som har tagits fram inom ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer. ESON-representanterna fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Johan Warell.