Efter att ha upptäckt ett märkligt mönster i vetenskapliga artiklar – de beskrev exoplaneter som kallare än väntat – har Cornell University-astronomer förbättrat en matematisk modell för att exakt mäta temperaturen på planeter från solsystem hundratals ljusår bort.

Denna nya modell gör det möjligt för forskare att samla in data om en exoplanets molekylkemi och få insikt om kosmos planetariska början, enligt forskning publicerad 23 april in Astrofysiska tidskriftsbrev .

Nikole Lewis, biträdande professor i astronomi och biträdande direktör för Carl Sagan Institute (CSI), hade märkt att under de senaste fem åren, vetenskapliga artiklar beskrev exoplaneter som mycket svalare än vad som förutspås av teoretiska modeller.

"Det verkade vara en trend - ett nytt fenomen, " sade Lewis. "Exoplaneterna var genomgående kallare än forskarna förväntade sig."

Hittills, astronomer har upptäckt mer än 4, 100 exoplaneter. Bland dem är "heta Jupiters, " en vanlig typ av gasjätte som alltid kretsar nära sin värdstjärna. Tack vare stjärnans överväldigande gravitation, heta Jupiters har alltid en sida vänd mot sin stjärna, en situation som kallas "tidvattenlåsning".

Därför, som en sida av den heta Jupiter steker, planetens bortre sida har mycket svalare temperaturer. Faktiskt, den heta sidan av den tidvattenlåsta exoplaneten buktar ut som en ballong, formar det som ett ägg.

Från ett avstånd av tiotals till hundratals ljusår bort, astronomer har traditionellt sett exoplanetens temperatur som homogen – ett medelvärde för temperaturen – vilket gör att den verkar mycket kallare än vad fysiken skulle diktera.

Temperaturer på exoplaneter - särskilt heta Jupiters - kan variera med tusentals grader, enligt huvudförfattaren Ryan MacDonald, en forskare vid CSI, som sa att vidsträckta temperaturer kan främja radikalt olika kemi på olika sidor av planeterna.

Efter att ha granskat exoplanetens vetenskapliga artiklar, Lewis, MacDonald och forskarassistenten Jayesh Goyal löste mysteriet med till synes svalare temperaturer:Astronomernas matematik var fel.

"När du behandlar en planet i bara en dimension, du ser en planets egenskaper – som temperatur – felaktigt, " sa Lewis. "Du slutar med fördomar. Vi visste 1:an, 000-graders skillnader var inte korrekta, men vi hade inget bättre verktyg. Nu, vi gör."

Astronomer kan nu med tillförsikt dimensionera exoplaneternas molekyler.

"Vi kommer inte att kunna resa till dessa exoplaneter någon gång under de närmaste århundradena, så forskare måste lita på modeller, "MacDonald sa, förklarar att när nästa generation rymdteleskop lanseras med start 2021, detaljerna i exoplanetdatauppsättningar kommer att ha förbättrats till den punkt där forskare kan testa förutsägelserna av dessa tredimensionella modeller.

"Vi trodde att vi skulle behöva vänta på att de nya rymdteleskopen skulle lanseras, sa MacDonald, "men våra nya modeller tyder på att de data vi redan har - från rymdteleskopet Hubble - redan kan ge värdefulla ledtrådar."

Med uppdaterade modeller som inkluderar aktuell exoplanetdata, astronomer kan reta ut temperaturerna på alla sidor av en exoplanet och bättre bestämma planetens kemiska sammansättning.

MacDonald sa:"När dessa nästa generations rymdteleskop går upp, det kommer att bli fascinerande att veta hur dessa planeter verkligen är."