Ett team under ledning av en astronom från University of Kansas har sammanfattat data från NASA:s rymdteleskop TESS och Spitzer för att för första gången skildra atmosfären hos en mycket ovanlig sorts exoplanet kallad "het Neptunus".

Fynden om den nyligen hittade planeten LTT 9779b publicerades idag i Astrofysiska tidskriftsbrev . Uppsatsen beskriver den allra första spektrala atmosfäriska karaktäriseringen av någon planet som upptäckts av TESS, den första globala temperaturkartan över någon TESS-planet med en atmosfär och en het Neptunus vars emissionsspektrum skiljer sig fundamentalt från de många större "heta Jupiters" som tidigare studerats.

"För första gången, vi mätte ljuset som kommer från denna planet som inte borde existera, sa Ian Crossfield, biträdande professor i fysik &astronomi vid KU och huvudförfattare till uppsatsen. "Den här planeten är så intensivt bestrålad av sin stjärna att dess temperatur är över 3, 000 grader Fahrenheit och dess atmosfär kunde ha avdunstat helt. Än, våra Spitzer-observationer visar oss dess atmosfär via det infraröda ljuset som planeten sänder ut."

Även om LTT 9779b är extraordinär, En sak är säker:Folk skulle förmodligen inte gilla det där särskilt mycket.

"Den här planeten har ingen fast yta, och det är mycket varmare till och med än Merkurius i vårt solsystem – inte bara skulle blysmälta i atmosfären på denna planet, men det skulle även platina göra, krom och rostfritt stål, ", sa Crossfield. "Ett år på den här planeten är mindre än 24 timmar – det är så snabbt det piskar runt sin stjärna. Det är ett ganska extremt system."

Hot Neptune LTT 9779b upptäcktes bara förra året, blir en av de första planeterna i storleken av Neptunus som upptäcktes av NASA:s planetjaktuppdrag TESS på himlen. Crossfield och hans medförfattare använde en teknik som kallas "faskurva"-analys för att analysera exoplanetens atmosfäriska sammansättning.

"Vi mäter hur mycket infrarött ljus som sänds ut av planeten när den roterar 360 grader runt sin axel, " sa han. "Infrarött ljus talar om temperaturen på något och var de varmare och kallare delarna av denna planet är - på jorden, det är inte som varmast vid middagstid; det är som varmast ett par timmar in på eftermiddagen. Men på denna planet, det är faktiskt som varmast precis vid middagstid. Vi ser det mesta av det infraröda ljuset som kommer från den del av planeten när dess stjärna är rakt ovanför och mycket mindre från andra delar av planeten."

Avläsningar av planetens temperatur ses som ett sätt att karakterisera dess atmosfär.

"Planeten är mycket svalare än vi förväntade oss, vilket tyder på att det reflekterar bort mycket av det infallande stjärnljuset som träffar det, förmodligen på grund av moln vid dagen, " sa medförfattaren Nicolas Cowan från Institutet för forskning om exoplaneter (iREx) och McGill University i Montreal, som hjälpte till med analys och tolkning av mätningarna av termisk faskurva. "Planeten transporterar inte heller mycket värme till sin nattsida, men vi tror att vi förstår att:Stjärnljuset som absorberas absorberas sannolikt högt upp i atmosfären, varifrån energin snabbt strålas tillbaka till rymden."

Enligt Crossfield, resultaten är bara ett första steg in i en ny fas av exoplanetär utforskning när studiet av exoplanetatmosfärer stadigt rör sig mot mindre och mindre planeter.

"Jag skulle inte säga att vi förstår allt om den här planeten nu, men vi har mätt tillräckligt för att veta att detta kommer att bli ett riktigt fruktbart objekt för framtida studier, " sa han. "Det är redan mål för observationer med James Webb Space Telescope, som är NASA:s nästa stora flaggskeppsrymdteleskop på flera miljarder dollar som kommer upp om ett par år. Vad våra mätningar hittills visar oss är vad vi kallar spektrala absorptionsegenskaper - och dess spektrum indikerar kolmonoxid och/eller koldioxid i atmosfären. Vi börjar få koll på vilka molekyler som utgör dess atmosfär. Eftersom vi ser detta, och på grund av hur den här globala temperaturkartan ser ut, det berättar också något om hur vindarna cirkulerar energi och material genom atmosfären på denna minigasplanet."

Crossfield förklarade den extrema sällsyntheten av Neptunusliknande världar som finns nära sina värdstjärnor, en region som vanligtvis saknar planeter astronomer kallar den "den heta Neptunusöknen".

"Vi tror att detta beror på att heta Neptunes inte är tillräckligt massiva för att undvika betydande atmosfärisk avdunstning och massförlust, " han sa så, de flesta heta exoplaneter som ligger nära varandra är antingen de massiva heta Jupiter eller steniga planeter som för länge sedan har förlorat de flesta av sina atmosfärer."

En följeslagare till denna forskning ledd av Diana Dragomir, University of New Mexico biträdande professor i fysik och astronomi, undersöker expoplanetens atmosfäriska sammansättning via sekundära observationer av förmörkelse med Spitzer Infrared Array Camera (IRAC) av den heta Neptunus.

Även om LTT 9779b inte är lämplig för kolonisering av människor eller någon annan känd livsform, Crossfield sa att en utvärdering av dess atmosfär skulle finslipa tekniker som en dag skulle kunna användas för att hitta mer välkomnande planeter för livet.

"Om någon ska tro vad astronomer säger om att hitta tecken på liv eller syre på andra världar, vi måste visa att vi faktiskt kan göra det rätt med de enkla sakerna först, " sa han. "I den meningen dessa större, hetare planeter som LTT 9779b fungerar som träningshjul och visar att vi faktiskt vet vad vi gör och kan få allt rätt."

Crossfield sa att hans titt in i atmosfären på en så märklig och avlägsen planet också var värdefull på sina egna meriter.

"Som någon som studerar dessa, det finns bara en hel del intressant planetvetenskap vi kan göra för att mäta egenskaperna hos dessa planeter – precis som människor studerar Jupiters atmosfärer, Saturnus och Venus – även om vi inte tror att de kommer att vara värd för livet, " sa han. "De är fortfarande intressanta, och vi kan lära oss om hur dessa planeter bildades och planetsystemens bredare sammanhang."

Crossfield sa att mycket arbete återstår att göra för att bättre förstå LTT 9779b och liknande heta Neptunes som ännu inte upptäckts. (Ett följeslag om LTT 9779bs atmosfäriska sammansättning via analys av dess sekundära förmörkelse-"spektrum" publiceras samtidigt, som Crossfield var med och skrev.)

"Vi vill fortsätta att observera det med andra teleskop så att vi kan svara på fler frågor, " sa han. "Hur kan denna planet behålla sin atmosfär? Hur bildades det från början? Var det från början större men har förlorat en del av sin ursprungliga atmosfär? Om så är fallet, varför är då dess atmosfär inte bara en förminskad version av atmosfären hos ultraheta större exoplaneter? Och vad mer kan gömma sig i dess atmosfär?"

Några av KU-forskarens medförfattare på uppsatsen planerar också att fortsätta studera den osannolika exoplaneten.

"Vi upptäckte kolmonoxid i dess atmosfär och att den permanenta dagsidan är väldigt varm, medan väldigt lite värme transporteras till nattsidan, " sa Björn Benneke från iREx och Université de Montréal. "Båda fynden gör att LTT 9779b säger att det finns en mycket stark signal att observera vilket gör planeten till ett mycket spännande mål för framtida detaljerad karaktärisering med JWST. Vi planerar nu också mycket mer detaljerade faskurvaobservationer med NIRISS på JWST."