Ett internationellt team av forskare, ledd av astronomer från universitetet i Amsterdam, har direkt visat närvaron av järn i atmosfären på en exoplanet för första gången. Forskarna upptäckte emissionslinjer för oladdade järnatomer i ljusspektrumet av KELT-9b. Observationen var komplicerad eftersom exoplaneten överglänss av sin ljusa värdstjärna.

Exoplaneten KELT-9b kretsar runt sin stjärna KELT-9 på 36 timmar. Stjärnan och planeten ligger på ett avstånd av cirka 620 ljusår från jorden i stjärnbilden Cygnus. Stjärnan har en temperatur på över 10, 000 grader, nästan dubbelt så varmt som solen. Planeten KELT-9b är större än Jupiter. Den är nära sin stjärna, cirka trettio gånger närmare solen än jorden.

Forskarna visste redan att det måste finnas järn i planetatmosfären. Några år sedan, de såg redan tecken på detta när de studerade stjärnljuset medan planeten passerade framför sin stjärna

I de nya observationerna, forskarna tittade direkt på planetens ljus. Det här är komplicerat, som planeten överglänser av ljuset från sin stjärna. Vidare, på grund av dess närhet till sin värdstjärna, ett år på planeten varar ungefär en och en halv dag. Under halva detta mycket korta år, "Planetens nattsida är vänd mot jorden, men det är för mörkt för att ses. Således, forskarna plockade upp ljuset under knappa 8 timmar precis innan planeten försvann bakom stjärnan, att observera att det är varmare, ljusare dagsida.

Lorenzo Pino (Universitetet i Amsterdam), huvudförfattare till studien, jämför att leta efter ljuset från exoplaneten i bländningen från dess värdstjärna med att titta på en eldfluga nära en lyktstolpe:"För några år sedan såg vi eldflugans skugga, eller i vårt fall, exoplanetens skugga. Vi har nu tittat på exoplaneten direkt."

Korskorrelation

Forskarna gjorde sina observationer på den spanska ön La Palma natten till den 22 juli, 2018 med ett italienskt teleskop, Telescopio Nazionale Galileo. Detta teleskop har HARPS-N, en spektrograf som kan dela ljus och avslöja närvaron av specifika atomer och molekyler. Forskarna extraherade atomernas emissionslinjer med hjälp av en teknik som kallas korskorrelation.

Pino jämför korskorrelation med att fotografera en serie filmbilder:"Stjärnan är stillastående, men planeten rör sig. Korskorrelationen är ett slags filter som rör sig med planeten. Detta tillåter oss att isolera planetljuset."

Hubble rymdteleskop

Baserat på uppgifterna, forskarna tror nu att järnet i atmosfären på exoplaneten KELT-9b värmer upp den övre delen av atmosfären, gör det varmare än den nedre delen. Tanken är att järnet absorberar stjärnljuset, värmer därmed upp atmosfären. På jorden, en liknande process äger rum i atmosfären. Dock, i det här fallet är det inte järn utan ozon som värmer upp toppskikten.

I framtiden, forskarna hoppas kunna genomföra en djupare undersökning genom att exakt mäta järnhalten i planetatmosfären. Till exempel, detta kan ske med hjälp av rymdteleskopet Hubble där Lorenzo Pino har tilldelats observationstid. I sista hand, forskarna hoppas kunna avslöja hur varmt, gasformiga jätteexoplaneter som KELT-9b dyker upp och varför det inte finns några jämförbara exempel i vårt eget solsystem.