Ett internationellt team av forskare har använt NASA/ESA rymdteleskop Hubble för att studera atmosfären hos den heta exoplaneten WASP-39b. Genom att kombinera dessa nya data med äldre data skapade de den mest kompletta studien hittills av en exoplanetatmosfär. Atmosfärssammansättningen av WASP-39b antyder att exoplaneternas bildningsprocesser kan skilja sig mycket från våra egna solsystemjättar.

Att undersöka exoplanetatmosfärer kan ge ny insikt om hur och var planeter bildas runt en stjärna. "Vi måste se utåt för att hjälpa oss att förstå vårt eget solsystem, " förklarar huvudutredaren Hannah Wakeford från University of Exeter i Storbritannien och Space Telescope Science Institute i USA.

Därför kombinerade det brittisk-amerikanska teamet kapaciteten hos NASA/ESA rymdteleskop Hubble med kapaciteten hos andra mark- och rymdbaserade teleskop för en detaljerad studie av exoplaneten WASP-39b. De har producerat det mest kompletta spektrumet av en exoplanets atmosfär som möjligt med dagens teknik.

WASP-39b kretsar runt en solliknande stjärna, cirka 700 ljusår från jorden. Exoplaneten klassificeras som en "Hot-Saturn", reflekterar både dess massa som liknar planeten Saturnus i vårt eget solsystem och dess närhet till dess moderstjärna. Denna studie fann att de två planeterna, trots en liknande massa, är väldigt olika på många sätt. Det är inte bara känt att WASP-39b inte har ett ringsystem, den har också en puffig atmosfär som är fri från moln på hög höjd. Denna egenskap gjorde det möjligt för Hubble att titta djupt in i sin atmosfär.

Genom att dissekera stjärnljus som filtrerar genom planetens atmosfär hittade teamet tydliga bevis för atmosfärisk vattenånga. Faktiskt, WASP-39b har tre gånger så mycket vatten som Saturnus har. Även om forskarna hade förutspått att de skulle se vattenånga, de blev förvånade över mängden de hittade. Denna överraskning, kombinerat med vattenöverflödet får sluta sig till närvaron av stora mängder tyngre element i atmosfären. Detta tyder i sin tur på att planeten bombarderades av mycket isigt material som samlats i dess atmosfär. Den här typen av bombardemang skulle bara vara möjlig om WASP-39b bildades mycket längre bort från sin värdstjärna än vad den är just nu.

"WASP-39b visar att exoplaneter är fulla av överraskningar och kan ha väldigt olika sammansättningar än de i vårt solsystem, " säger medförfattaren David Sing från University of Exeter, STORBRITANNIEN.

Analysen av atmosfärens sammansättning och planetens nuvarande position indikerar att WASP-39b troligen genomgick en intressant inåtgående migration, gör en episk resa genom dess planetsystem. "Exoplaneter visar oss att planetbildning är mer komplicerad och mer förvirrande än vi trodde att det var. Och det är fantastiskt!", tillägger Wakeford.

Efter att ha gjort sin otroliga resa inåt är WASP-39b nu åtta gånger närmare sin moderstjärna, WASP-39, än Merkurius är för solen och det tar bara fyra dagar att fullborda en bana. Planeten är också tidvattenlåst, vilket betyder att den alltid visar samma sida till sin stjärna. Wakeford och hennes team mätte temperaturen på WASP-39b till brännheta 750 grader Celsius. Även om bara en sida av planeten vetter mot sin moderstjärna, kraftfulla vindar transporterar värme från den ljusa sidan runt planeten, håller den mörka sidan nästan lika varm.

"Förhoppningsvis kommer den här mångfalden vi ser i exoplaneter att hjälpa oss att ta reda på alla olika sätt som en planet kan bildas och utvecklas på, " förklarar David Sing.

Blickar framåt, teamet vill använda NASA/ESA/CSA James Webb rymdteleskopet – planerat att lanseras 2019 – för att fånga ett ännu mer komplett spektrum av atmosfären i WASP-39b. James Webb kommer att kunna samla in data om planetens atmosfäriska kol, som absorberar ljus med längre våglängder än vad Hubble kan se. Wakeford avslutar:"Genom att beräkna mängden kol och syre i atmosfären, vi kan lära oss ännu mer om var och hur denna planet bildades. "