Konstnärens illustration visar gasjätten planeten Kepler-13Ab jämfört i storlek med flera planeter i vårt solsystem. Den exotära planeten är sex gånger mer massiv än Jupiter. Kepler-13Ab är också en av de hetaste kända planeterna, med dagtemperatur på nästan 5, 000 grader Fahrenheit. Den kretsar mycket nära stjärnan Kepler-13A, som är 1, 730 ljusår från jorden. Upphovsman:NASA, ESA, och A. Feild (STScI)
Astronomer i Penn State har använt rymdteleskopet Hubble för att hitta en blåsande het jätteplanet utanför vårt solsystem där atmosfären "snöar" titanoxid. Dessa Hubble-observationer är de första upptäckterna av denna "snow-out" -process, kallas en "kallfälla, "på en exoplanet. Denna upptäckt, och andra observationer gjorda av Penn State -teamet, ge inblick i komplexiteten i väder och atmosfärisk sammansättning på exoplaneter, och kan en dag vara användbar för att mäta planetenas jordstorlek.
"På många sätt, de atmosfäriska studier vi gör nu på dessa gasformiga "heta Jupiter" -planeter är testbäddar för hur vi ska göra atmosfäriska studier av markbundna, Jordliknande planeter, "sa Thomas Beatty, biträdande forskningsprofessor i astronomi vid Penn State och huvudförfattare till studien. "Att förstå mer om atmosfären på dessa planeter och hur de fungerar kommer att hjälpa oss när vi studerar mindre planeter som är svårare att se och har mer komplicerade funktioner i deras atmosfärer." Teamets resultat publiceras i oktober 2017 nummer av The Astronomical Journal .
Beattys team riktade in sig på planeten Kepler-13Ab eftersom den är en av de hetaste av de kända exoplaneterna. Dagstemperaturen är nästan 5, 000 grader Fahrenheit. Kepler-13Ab är så nära sin föräldrastjärna att den är tidlöst låst, så den ena sidan vetter alltid mot stjärnan medan den andra sidan är i permanent mörker. Teamet upptäckte att solskydds snöfallet bara händer på planetens permanenta nattetid. Alla besökare på denna exoplanet skulle behöva flaska upp lite av den solskyddsmedel, eftersom de inte kommer att hitta det på den heta heta dagen.
Astronomerna letade inte efter titanoxid specifikt. Istället, deras studier avslöjade att denna jätteplanets atmosfär är svalare på högre höjder - vilket var förvånande eftersom det är motsatsen till vad som händer på andra heta Jupiters. Titanoxid i andra heta Jupiters atmosfärer absorberar ljus och utstrålar det som värme, gör att atmosfären blir varmare på högre höjder. Även vid deras mycket kallare temperaturer, de flesta av vårt solsystems gasjättar har också varmare temperaturer på högre höjder.
Intresserad av denna överraskande upptäckt, forskare drog slutsatsen att den ljusabsorberande gasformen av titanoxid har tagits bort från dagen vid planeten Kepler-13Abs atmosfär. Utan titanoxidgasen för att absorbera inkommande stjärnljus på dagtidssidan, atmosfärstemperaturen där blir kallare med ökande höjd.
Denna illustration visar den hetsande heta planeten Kepler-13Ab som cirklar mycket nära sin värdstjärna, Kepler-13A. I bakgrunden är stjärnans binära följeslagare, Kepler-13B, och den tredje medlemmen i flerstjärniga systemet är den orange dvärgstjärnan Kepler-13C. Upphovsman:NASA, ESA, och G. Bacon (STScI)
Astronomerna föreslår att kraftiga vindar på Kepler-13Ab bär titanoxidgasen runt, kondensera den till kristallina flingor som bildar moln. Kepler-13Abs starka ytvikt-sex gånger större än Jupiters-drar sedan ut titanoxidsnön ur den övre atmosfären och fångar den i den nedre atmosfären på nattens sida av planeten.
"Att förstå vad som sätter klimatet i andra världar har varit ett av de stora pusslen under det senaste decenniet, "sa Jason Wright, docent i astronomi vid Penn State, och en av studiens medförfattare. "Att se denna kallfällprocess i aktion ger oss en lång eftersökt och viktig bit av det pusslet."
Teamets observationer bekräftar en teori från flera år sedan att denna typ av nederbörd kan förekomma på massiva, heta planeter med kraftfull tyngdkraft. "Förmodligen, denna nederbörd sker på de flesta av de observerade heta Jupiterna, men dessa gasjättar har alla lägre ytvikter än Kepler-13Ab, "Förklarade Beatty." Titanoxidsnön faller inte tillräckligt långt i atmosfären, och sedan sveps det tillbaka till den varmare dagen, förångas, och återgår till ett gasformigt tillstånd. "
Forskarna använde Hubbles Wide Field Camera 3 för att utföra spektroskopiska observationer av exoplanets atmosfär i nära-infrarött ljus. Hubble gjorde observationerna när den avlägsna världen reste bakom sin stjärna, en transithändelse som kallas en sekundär förmörkelse. Denna typ av transitering ger information om temperaturen på atmosfärens komponenter på exoplanets dagtid.
"Dessa observationer av Kepler-13Ab berättar hur kondensat och moln bildas i atmosfären hos mycket heta Jupiters, och hur gravitationen kommer att påverka sammansättningen av en atmosfär, "Förklarade Beatty." När man tittar på dessa planeter, du behöver inte bara veta hur heta de är, men också hur deras gravitation är. "
