Exoplaneter, planeter i andra solsystem, kan kretsa mycket nära sina värdstjärnor. När värdstjärnan är mycket varmare än solen, exoplaneten blir het som en stjärna. Den hetaste "ultra-heta" planeten upptäcktes förra året av amerikanska astronomer. I dag, ett internationellt team som leds av forskare från universitetet i Genève (UNIGE), som samarbetade med teoretiker från University of Bern (UNIBE), Schweiz, upptäckte närvaron av järn och titanångor i atmosfären på denna planet. Upptäckten av dessa tungmetaller möjliggjordes av planetens yttemperatur, som når mer än 4000 grader. Denna upptäckt publiceras i tidskriften Natur .

KELT-9 är en stjärna som ligger 650 ljusår från jorden i stjärnbilden Cygnus (Svanen). Med en temperatur på över 10, 000 grader, det är nästan dubbelt så varmt som solen. Denna stjärna kretsar kring en jätte gasplanet KELT-9b, som är 30 gånger närmare än jordens avstånd från solen. På grund av denna närhet, planeten kretsar sin stjärna på 36 timmar och värms upp till en temperatur på över 4, 000 grader. Det är inte lika varmt som solen, men hetare än många stjärnor. För närvarande, vi vet ännu inte hur en sådan planetarisk atmosfär ser ut, eller hur det kan utvecklas under sådana förhållanden.

NCCR PlanetS-forskarna genomförde en teoretisk studie om atmosfären på planeten KELT-9b. "Resultaten av dessa simuleringar visar att de flesta molekylerna som finns där borde vara i atomform, eftersom bindningarna som håller dem samman bryts av kollisioner mellan partiklar som uppstår vid dessa extremt höga temperaturer, "förklarar Kevin Heng, professor vid UNIBE. Detta är en direkt följd av den extrema temperaturen. Deras studie förutsäger också att det ska vara möjligt att observera gasformigt atomjärn i planetens atmosfär med hjälp av nuvarande teleskop.

Ljus avslöjar de kemiska komponenterna i atmosfären

Forskargruppen hade observerat denna planet exakt när den rörde sig framför sin värdstjärna (dvs. under en transit). Under transitering, en liten bråkdel av ljuset från stjärnan filtrerar genom planetens atmosfär, och analys av detta filtrerade ljus kan avslöja atmosfärens kemiska sammansättning. Detta uppnås med en spektrograf, som separerar vitt ljus i sitt komponentspektrum. Järnånga, om närvarande, skulle lämna ett igenkännligt fingeravtryck i planetens spektrum.

Med hjälp av HARPS-North-spektrografen, byggt i Genève och installerat på Telescopio Nazionale Galileo i La Palma, astronomer upptäckte en stark signal som motsvarar järnånga i planetens spektrum. "Med de teoretiska förutsägelserna i handen, det var som att följa en skattkarta, "säger Jens Hoeijmakers, en forskare vid universiteten i Genève och Bern och huvudförfattare till studien. "Och när vi grävde djupare i data, vi hittade ännu mer, "tillägger han. Teamet upptäckte också signaturen av titan i ångform.

Denna upptäckt avslöjar de atmosfäriska egenskaperna hos en ny klass av så kallade "ultra-heta Jupiter". Dock, forskare tror att många exoplaneter helt har avdunstat i miljöer som liknar KELT-9b. Även om denna planet förmodligen är massiv nog för att motstå total avdunstning, denna nya studie visar starkt strålnings starka inverkan på atmosfärens sammansättning. Verkligen, dessa observationer bekräftar att de höga temperaturerna på denna planet bryter isär de flesta molekyler, inklusive de som innehåller järn eller titan. I svalare jätte exoplaneter, dessa atomarter tros vara gömda i gasformiga oxider eller i form av dammpartiklar, gör dem svåra att upptäcka. Detta är inte fallet på KELT-9b. "Denna planet är ett unikt laboratorium för att analysera hur atmosfärer kan utvecklas under intensiv stjärnstrålning, "avslutar David Ehrenreich, huvudutredare med UNIGE:s FOUR ACES -team.