Forskare som använder ESO:s Very Large Telescope (VLT) har observerat en extrem planet där de misstänker att det regnar järn. Den ultraheta jätteexoplaneten har en dagsida där temperaturen klättrar över 2400 grader Celsius, tillräckligt hög för att förånga metaller. Starka vindar för järnånga till den kallare nattsidan där den kondenserar till järndroppar.

"Man kan säga att den här planeten blir regnig på kvällen, förutom att det regnar järn, säger David Ehrenreich, professor vid universitetet i Genève i Schweiz. Han ledde en studie, publiceras idag i tidskriften Natur , av denna exotiska exoplanet. Känd som WASP-76b, den ligger cirka 640 ljusår bort i konstellationen Fiskarna.

Detta märkliga fenomen inträffar eftersom planeten "järnregn" bara visar ett ansikte, dess dagsida, till sin moderstjärna, dess svalare nattsida förblir i evigt mörker. Som månen på sin bana runt jorden, WASP-76b är "tidvattenlåst":det tar lika lång tid att rotera runt sin axel som att gå runt stjärnan.

På sin dagsida, den får tusentals gånger mer strålning från sin moderstjärna än vad jorden gör från solen. Det är så varmt att molekyler separeras till atomer, och metaller som järn avdunstar i atmosfären. Den extrema temperaturskillnaden mellan dag- och nattsidan resulterar i kraftiga vindar som för järnångan från den ultravarma dagsidan till den svalare nattsidan, där temperaturen sjunker till runt 1500 grader Celsius.

WASP-76b har inte bara olika dag-natt-temperaturer, den har också en distinkt dag-natt-kemi, enligt den nya studien. Genom att använda det nya ESPRESSO-instrumentet på ESO:s VLT i den chilenska Atacamaöknen, astronomerna identifierade för första gången kemiska variationer på en extremt het gasgigantisk planet. De upptäckte en stark signatur av järnånga vid kvällsgränsen som skiljer planetens dagsida från dess nattsida. "Förvånande, dock, vi ser inte järnångan på morgonen, " säger Ehrenreich. Anledningen, han säger, är att "det regnar järn på nattsidan av denna extrema exoplanet."

"Observationerna visar att järnånga finns rikligt i atmosfären på den varma dagsidan av WASP-76b, " tillägger María Rosa Zapatero Osorio, en astrofysiker vid Center for Astrobiology i Madrid, Spanien, och ordföranden för ESPRESSO:s vetenskapsteam. "En bråkdel av detta järn injiceras på nattsidan på grund av planetens rotation och atmosfäriska vindar. Där, järnet möter mycket svalare miljöer, kondenserar och regnar ner."

Detta resultat erhölls från de allra första vetenskapliga observationerna som gjordes med ESPRESSO, i september 2018, av det vetenskapliga konsortiet som byggde instrumentet:ett team från Portugal, Italien, Schweiz, Spanien och ESO.

ESPRESSO – Echelle-spektrografen för steniga exoplaneter och stabila spektroskopiska observationer – designades ursprungligen för att jaga efter jordliknande planeter runt solliknande stjärnor. Dock, det har visat sig vara mycket mer mångsidigt. "Vi insåg snart att den anmärkningsvärda samlande kraften hos VLT och den extrema stabiliteten hos ESPRESSO gjorde den till en utmärkt maskin för att studera exoplanetatmosfärer, säger Pedro Figueira, ESPRESSO instrumentforskare vid ESO i Chile.

"Vad vi har nu är ett helt nytt sätt att spåra klimatet för de mest extrema exoplaneterna, avslutar Ehrenreich.