En ny studie ledd av forskare från Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) avslöjar att den gigantiska exoplaneten WASP-69b bär på en kometliknande svans som består av heliumpartiklar som flyr från dess gravitationsfält och drivs av den ultravioletta strålningen från dess stjärna. Resultaten av detta arbete publiceras idag i tidskriften Vetenskap .

För att upptäcka atmosfären hos den gigantiska exoplaneten WASP-69b, forskarna använde CARMENES-instrumentet, som är installerat på det 3,5 meter långa teleskopet i Calar Alto-observatoriet (beläget i Almería, Spanien). Denna spektrograf täcker samtidigt det synliga våglängdsområdet och det nära-infraröda vid hög spektral upplösning. Detta har gjort det möjligt att avslöja sammansättningen av atmosfären på denna exoplanet och att dra slutsatser om hastigheten på heliumpartiklarna som lämnar planetens gravitationsfält och längden på svansen de producerar.

Planeten observerades under en transitering, när den passerade framför sin värdstjärna. Under denna händelse, planeten och dess atmosfär förmörkar en del av stjärnljuset. "Vi observerade en starkare och mer långvarig dämpning av stjärnljuset i ett område av spektrumet där heliumgas absorberar ljus, säger Lisa Nortmann, en forskare vid IAC och huvudförfattare till artikeln som publicerades idag i tidskriften Vetenskap . "Den längre varaktigheten av denna absorption gör att vi kan sluta oss till närvaron av en svans, " tillägger hon.

Men detta är inte det enda resultatet som beskrivs i artikeln. Författarna har också analyserat fyra andra planeter på liknande sätt. Dessa är de heta exoplaneterna HD 189733b och HD 209458b, som har en massa som liknar Jupiters, den extremt heta jätteplaneten KELT-9b och den varma Neptunus-stora exoplaneten GJ 436b. Analysen visar inte omfattande heliumexosfärer runt de tre sista planeterna, som trotsar tidigare teoretiska förutsägelser. Den heta Jupiter HD 189733b, å andra sidan, avslöjar en tydlig signal om att absorbera helium, även om här, heliumhöljet är mer kompakt och bildar inte en svans.

Teamet undersökte också värdstjärnorna för de fem exoplaneterna med hjälp av data från European Space Agencys Multi-Mirror X-Ray Mission (ESA XMM-Newton). De upptäckte helium i atmosfären på de planeter som får den största mängden röntgenstrålning och extrem ultraviolett strålning från sina värdstjärnor. "Detta är ett första stort steg mot att ta reda på hur exoplanetatmosfärer utvecklas över tiden, och vad fördelningen av massor och radier för den observerade populationen av superjorden och mini-Neptunus planeter kan bli resultatet av, säger Enric Pallé, IAC-forskare och medförfattare till publikationen.

Resultaten av sådana studier kan bekräfta att extrem strålning från värdstjärnan kan ta bort gashöljet av jätteplaneter (liknande Jupiter eller Neptunus) och förvandla dem till steniga planeter med tätheter som liknar Venus eller Jorden. "Förr, studier av atmosfärisk flykt, som den vi har sett i WASP-69b, var baserade på rymdburna observationer av väte i den avlägsna ultravioletta strålen, en spektral region med mycket begränsad tillgång och starkt påverkad av interstellär absorption, " säger Michael Salz, en forskare vid universitetet i Hamburg och första författare till en medföljande publikation av samma team, som fokuserar på detaljerna i upptäckten i HD 189733b som ska publiceras i tidskriften Astronomi &Astrofysik . "Våra resultat visar att helium är ett mycket lovande nytt spårämne för att studera atmosfärisk flykt i exoplaneter."

Denna nya forskningslinje kommer att göra det möjligt för gemenskapen av forskare som specialiserat sig på karakterisering av exoplanetatmosfärer att jämföra förångningsprocesserna i ett stort urval av planeter och svara på frågor som huruvida planeter med ultrakorta omloppsperioder faktiskt är de förångade kärnorna i forntida heta Jupiters. .

CARMENES-instrumentet utvecklades av ett konsortium av elva spanska och tyska institutioner, inklusive IAC. Den designades för att söka efter jordiska planeter i den beboeliga zonen av M-stjärnor, området runt en stjärna där förhållandena tillåter förekomsten av flytande vatten. Resultaten som publiceras idag visar instrumentets förmåga att avsevärt bidra till forskningsfältet för exoplanetatmosfär.