Lernen Sie WASP-121b kennen, einen heißen „Heavy Metal“-Exoplaneten

Atmosphäre eines riesigen Planeten, der in den Weltraum strömt.

Künstlerisches Konzept von WASP-121b, das seinen Stern so nahe umkreist und so heiß ist, dass Schwermetallgase in seiner Atmosphäre in den Weltraum entweichen. Bild über Engine House VFX/At-Bristol Science Centre/Universität Exeter/JPL.


Exoplaneten– Welten, die andere Sterne umkreisen – wurden in einer Vielzahl von Arten und Größen entdeckt, von kleinen felsigen Welten bis hin zu knisternden heißen Gasriesen, die in der Nähe ihrer Sterne kreisen. Der Satz 'Musik der Sphären“ kommt mir in den Sinn, ein altes philosophisches Konzept, das die Bewegungen von Sonne, Mond und Planeten als eine Form von Musik betrachtete. Während dieser Satz eher an klassische Melodien erinnert, scheint ein Exoplanet besonders zu passendas Heavy-Metal-Genrebesser.

Der Planet -WASP-121b, zuheißer Jupiter900Lichtjahrevon der Erde – kreist so nah um seinen Stern, dass seine obere Atmosphäre 2.500 Grad Celsius heiß ist. Die Schwerkraft seines Wirtssterns hat den Planeten in die längliche Form eines American Footballs verzerrt. Der Planet wurde erstmals 2015 entdeckt und hat die 1,8-fache Masse von Jupiter.


Das Hubble-Weltraumteleskop (HST) entdeckte Gas, das vom Planeten entweicht, Eisen- und Magnesiumgas, das als 'Schwermetalle' bezeichnet wird. Diese neuenpeer-reviewedErgebnisse warenveröffentlichtam 1. August inDas astronomische Journal.

Es gibt Hinweise darauf, dass die untere Atmosphäre von WASP-121b so heiß ist, dass Eisen und Magnesium in einem gasförmigen Zustand bleiben. Sie strömen in die obere Atmosphäre, wo sie an den Mantelschwänzen aus Wasserstoff- und Heliumgas ins All entweichen können. Dies ist das erste Mal, dass solche Gase beobachtet wurden, die einem heißen Exoplaneten Jupiter entkommen. WieDavid Sing, ein Forscher an der Johns Hopkins University in Baltimore, Maryland, sagte:

Schwermetalle wurden bereits in anderen heißen Jupitern beobachtet, jedoch nur in der unteren Atmosphäre. Sie wissen also nicht, ob sie fliehen oder nicht. Bei WASP-121b sehen wir Magnesium- und Eisengas so weit vom Planeten entfernt, dass sie nicht gravitativ gebunden sind. Die Schwermetalle entweichen teilweise, weil der Planet so groß und aufgedunsen ist, dass seine Schwerkraft relativ schwach ist. Dies ist ein Planet, der aktiv seiner Atmosphäre beraubt wird.

Fünf Ansichten des orangefarbenen Planeten von Halbmond über Voll bis Halbmond.

Computersimulierte Ansichten von WASP-121b mit Bildern des Spitzer-Weltraumteleskops der NASA. Bild über NASA/JPL-Caltech/Universität Aix-Marseille (AMU)/Wikipedia.


Wie läuft dieser Prozess ab? Erstens ist der Stern selbst heißer als die Sonne, und das ultraviolette Licht des Sterns erwärmt die obere Atmosphäre des Planeten. Das entweichende Eisen- und Magnesiumgas kann laut Sing auch dazu beitragen, die Atmosphäre noch weiter aufzuheizen:

Diese Metalle machen die Atmosphäre im Ultravioletten undurchsichtiger, was zur Erwärmung der oberen Atmosphäre beitragen könnte.

Nicht nur die Atmosphäre des Planeten ist stark betroffen, sondern auch der Planet. Es nähert sich tatsächlich dem Punkt, an dem es durch die Schwerkraft des Sterns auseinandergerissen werden könnte. Im Moment wurde es jedoch in eine fußballähnliche Form gestreckt. WASP-121b bietet Wissenschaftlern eine seltene Beobachtungsmöglichkeit, wie Sing feststellte:

Wir haben uns diesen Planeten ausgesucht, weil er so extrem ist. Wir dachten, wir hätten eine Chance, schwerere Elemente entweichen zu sehen. Es ist so heiß und so günstig zu beobachten, dass es die beste Möglichkeit ist, das Vorhandensein von Schwermetallen zu finden. Wir suchten hauptsächlich nach Magnesium, aber es gab Hinweise auf Eisen in der Atmosphäre anderer Exoplaneten. Es war jedoch eine Überraschung, es so deutlich in den Daten und in so großen Höhen so weit weg vom Planeten zu sehen.


EntsprechendDrake Deming, ein Astronom an der University of Maryland:

Dieser Planet ist ein Prototyp für ultraheiße Jupiter. Diese Planeten werden von ihren Wirtssternen so stark bestrahlt, dass sie selbst fast wie Sterne sind. Der Planet wird von seinem Wirtsstern so weit verdampft, dass wir sehen können, wie Metallatome aus der oberen Atmosphäre entweichen, wo sie mit dem Magnetfeld des Planeten interagieren können. Dies bietet eine Gelegenheit, einige sehr interessante Physik zu beobachten und zu verstehen.

Heiße Jupiter, die ihrem Wirtsstern so nahe sind, sind sehr selten. Solche, die so heiß sind, sind noch seltener. Obwohl sie selten sind, fallen sie wirklich auf, wenn Sie sie gefunden haben. Wir freuen uns darauf, noch mehr über diesen seltsamen Planeten zu erfahren.

Diese Beobachtungen von WASP-121b sind Teil des Panchromatic Comparative Exoplanetary Treasury Program (PanCET) Umfrage. Es ist die erste groß angelegte ultraviolette, sichtbare und infrarote Vergleichsstudie von 20 verschiedenen Exoplaneten mit einer Größe vonSuper-Erden(mehrfache Erdmasse) zu Jupitern (über 100-fache Erdmasse).


Großer orangefarbener Exoplanet mit parallel wirbelnden Bändern wie Jupiters.

WASP-121b ist eine Art Exoplanet, der als heißer Jupiter bezeichnet wird, wie HD 209458b (Künstlerkonzept). Bild überNASA/ ESA / G. Speck (STScI) / N. Madhusudhan (UC).

Durch das Studium von WASP-121b und anderen heißen Jupitern können Wissenschaftler mehr darüber erfahren, wie Planeten ihre ursprüngliche Atmosphäre verlieren. Die Atmosphären noch entstehender Planeten bestehen in der Regel aus den leichteren Gasen Wasserstoff und Helium. Aber diese Atmosphären können entfernt werden, wenn sich ein Planet seinem Stern nähert. Wie Sing erklärte:

Die heißen Jupiter bestehen hauptsächlich aus Wasserstoff, und Hubble reagiert sehr empfindlich auf Wasserstoff, daher wissen wir, dass diese Planeten das Gas relativ leicht verlieren können. Aber im Fall von WASP-121b strömt das Wasserstoff- und Heliumgas fast wie ein Fluss aus und zieht diese Metalle mit sich. Es ist ein sehr effizienter Mechanismus für den Massenverlust.

WASP-121b ist auch ein ideales Ziel für zukünftige Beobachtungen des kommenden James Webb-Weltraumteleskops, das die Atmosphäre auf Wasser und Kohlendioxid untersuchen und zu einer umfassenderen Analyse aller chemischen Elemente in der Atmosphäre beitragen wird. Diese Daten werden Wissenschaftlern helfen, besser zu verstehen, wie sich Welten wie der heiße Jupiter sowie Planetensysteme im Allgemeinen bilden.

Schließen Sie links einen hellen, sonnenähnlichen Stern, rechts ein länglicher, fußballförmiger Exoplanet.

Künstlerisches Konzept von WASP-121b, das Astronomen als a . beschreibenSchwermetallExoplanet. Der Planet ist so heiß, dass Gase aus Magnesium und Eisen – „Schwermetalle“ genannt, weil das Atomgewicht dieser Elemente größer ist als das von Wasserstoff oder Helium – aus seiner Atmosphäre entweichen. Währenddessen zieht die Schwerkraft des Wirtssterns auf den Planeten und seine Atmosphäre und streckt ihn in eine Fußballform. Bild über NASA/ESA/J. Olmsted (STScI)/Hubblesite.

Fazit: WASP-121b ist eine Art heißer Jupiter-Exoplanet, der selten zu sehen ist, eine Welt, die so heiß und ihrem Stern so nahe ist, dass Schwermetallgase aus ihrer Atmosphäre entfernt werden und der Planet selbst in die Form eines Fußballs gedehnt wird.

Quelle: TheHubble-WeltraumteleskopPanCET-Programm: Exosphärisches Mg II und Fe II im nahe-ultravioletten Transmissionsspektrum von WASP-121b unter Verwendung von Jitter-Dekorrelation

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