Denna konstnärs illustration visar WASP-121b, en avlägsen värld som förlorar magnesium och järngas från sin atmosfär. Observationerna representerar första gången som tungmetaller har upptäckts fly från en "het Jupiter, "som är en stor, gasformig exoplanet som kretsar mycket nära sin värdstjärna. WASP-121bs bana är så nära att stjärnans gravitation nästan sliter isär planeten, ger planeten en sned fotbollsform. Kredit:NASA, ESA, och J. Olmsted (STScI)
Den brännheta exoplaneten WASP-121b kanske inte river några heavy metal-gitarriff, men det skickar tungmetaller som järn och magnesium ut i rymden. Den avlägsna planetens atmosfär är så varm att metall förångas och flyr planetens gravitationskraft. Den intensiva gravitationen hos planetens värdstjärna har också deformerat den fräsande planeten till en fotbollsform.
De nya observationerna, gjord av ett internationellt team av astronomer med hjälp av NASA:s rymdteleskop Hubble, beskriv det första kända exemplet av tungmetallgas som strömmar bort från en "het Jupiter, "som är ett smeknamn för stor, gasformiga exoplaneter som kretsar mycket nära sina värdstjärnor. En forskningsartikel som beskriver resultaten, medförfattare av University of Maryland Astronomy Professor Drake Deming, publicerades den 1 augusti, 2019 års nummer av Astronomisk tidskrift .
"Denna planet är en prototyp för ultraheta Jupiters. Dessa planeter är så kraftigt bestrålade av sina värdstjärnor, de är nästan som stjärnor själva, " Deming sa. "Planeten håller på att förångas av sin värdstjärna till den grad att vi kan se metallatomer fly från den övre atmosfären där de kan interagera med planetens magnetfält. Detta ger en möjlighet att observera och förstå mycket intressant fysik."
I vanliga fall, heta Jupiterplaneter är fortfarande tillräckligt svala inuti för att kondensera tyngre grundämnen som magnesium och järn till moln som finns kvar i planetens atmosfär. Men det är inte fallet med WASP-121b, som kretsar så nära sin värdstjärna att planetens övre atmosfär når en flammande 4, 600 grader Fahrenheit. Planeten är så nära, faktiskt, att den slits isär av stjärnans gravitation, ger planeten en sned fotbollsform. Stjärnsystemet WASP-121 ligger cirka 900 ljusår från jorden.
"Tungmetaller har setts i andra heta Jupiters tidigare, men bara i den lägre atmosfären, " förklarade huvudforskaren David Sing vid Johns Hopkins University. "Med WASP-121b, vi ser magnesium och järngas så långt borta från planeten att de inte är gravitationsbundna. Tungmetallerna flyr delvis på grund av att planeten är så stor och svullnad att dess gravitation är relativt svag. Det här är en planet som aktivt berövas sin atmosfär."
Forskarna använde Hubbles Space Telescope Imaging Spectrograph för att söka efter ultravioletta ljussignaturer av magnesium och järn. Dessa signaturer kan observeras i stjärnljusfiltrering genom WASP-121bs atmosfär, när planeten passerar framför sin värdstjärna.
Observationerna av WASP-121b bidrar till utvecklingen av historien om hur planeter förlorar sin ursprungliga atmosfär. När planeter bildas, de samlar en atmosfär gjord av gas från skivan som gav upphov till både planeten och dess värdstjärna. Dessa unga atmosfärer består mestadels av väte och helium, de mest rikliga elementen i universum. När planeten rör sig närmare sin stjärna, mycket av denna tidiga atmosfär brinner av och flyr ut i rymden.
"De heta Jupiters är mestadels gjorda av väte, och Hubble är mycket känslig för väte, så vi vet att dessa planeter kan förlora gasen relativt lätt, " sa Sing. "Men i fallet med WASP-121b, väte- och heliumgasen strömmar ut, nästan som en flod, och släpar med sig dessa metaller. Det är en mycket effektiv mekanism för massförlust."
Enligt forskarna, WASP-121b kommer att vara ett perfekt mål för NASAs James Webb rymdteleskop, planerad att lanseras 2021. Webb-teleskopet kommer att göra det möjligt för forskare att söka efter vatten och koldioxid, som kan upptäckas längre, rödare våglängder av infrarött ljus. Kombinationen av Hubble- och Webb-observationer borde ge astronomer en mer komplett inventering av de kemiska grundämnena som utgör planetens atmosfär.
"Het Jupiters så nära sin värdstjärna är mycket sällsynt. De som är så här heta är ännu sällsynta, Deming tillade. "Även om de är sällsynta, de sticker verkligen ut när du väl har hittat dem. Vi ser fram emot att lära oss ännu mer om denna märkliga planet."
Forskningsdokumentet, "HST PANCET-programmet:Exospheric Mg II och Fe II i Near-UV-överföringsspektrumet för WASP-121b med hjälp av Jitter Decorrelation, "David Sjung, Panayotis Lavvas, Gilda Ballester, Alain Lecavelier des Etangs, Mark Marley, Nikolay Nikolov, Lotfi Ben-Jaffel, Vincent Bourrier, Lars Buchhave, Drake Deming, David Ehrenreich, Thomas Evans, Tiffany Kataria, Nikole Lewis, Mercedes López-Morales, Antonio García Muñoz, Gregory Henry, Jorge Sanz-Forcada, Jessica Spake, och Hannah Wakeford, publicerades i Astronomisk tidskrift den 1 augusti, 2019.
