De gloed van een exoplaneet kan worden veroorzaakt door sterlicht dat wordt weerkaatst door vloeibaar ijzer

Bestaan ​​er regenbogen op verre werelden? Veel verschijnselen die op aarde voorkomen – zoals regen, orkanen en aurora borealis – komen, als de omstandigheden goed zijn, ook voor op andere planeten in ons zonnestelsel. Nu hebben we bewijs van buiten ons zonnestelsel dat een bijzonder exotische exoplaneet iets zou kunnen vertonen dat dicht bij een regenboog lijkt.

Het verschijnt aan de hemel in de vorm van een halo van kleuren, een fenomeen dat ‘glorie’ wordt genoemd en dat optreedt wanneer licht op wolken valt die zijn gemaakt van homogene materie in de vorm van bolvormige druppeltjes. Dit zou de verklaring kunnen zijn voor het mysterie rond het observeren van de exoplaneet WASP-76B. Er werd ook waargenomen dat de planeet, een verzengende gasreus die werd blootgesteld aan regen van gesmolten ijzer, meer licht had aan het oostelijke uiteinde (een lijn die werd gebruikt om de dagzijde van de nachtzijde te scheiden) dan aan het westelijke uiteinde. Waarom was er meer licht aan de ene kant van de planeet?

Na het te hebben opgemerkt met behulp van de CHEOPS-ruimtetelescoop, en dat vervolgens te combineren met eerdere waarnemingen van Hubble, Spitzer en TESS, gelooft een team van onderzoekers van de European Space Agency en de Universiteit van Bern in Zwitserland nu dat de meest waarschijnlijke oorzaak van het extra licht is heerlijkheid. .

Het licht zien

Gedurende drie jaar heeft CHEOPS 23 waarnemingen gedaan van WASP-76B in zowel zichtbaar als infrarood licht. Deze inbegrepen Fasecurvendoorvoer, en Secundaire zonsverduistering. Fasecurven zijn continue waarnemingen die de volledige omwenteling van een planeet volgen en veranderingen in de fase of het gedeelte van de verlichte zijde dat naar de telescoop is gericht, laten zien. De telescoop kan min of meer vanaf deze kant kijken terwijl de planeet om zijn ster draait. Fasecurven kunnen de verandering in de algehele helderheid van een planeet en ster bepalen terwijl de planeet draait.

Een secundaire zonsverduistering vindt plaats wanneer een planeet achter zijn gastster passeert en deze verduistert. Het licht dat tijdens deze eclips wordt gezien, kan later worden vergeleken met het totale licht vóór en na de occultatie, om ons een idee te geven van het licht dat door de planeet wordt weerkaatst. Hete Jupiters zoals WASP-76B worden meestal waargenomen tijdens secundaire verduisteringen.

Fasecurvewaarnemingen kunnen doorgaan terwijl de planeet zijn ster occulteert. Terwijl hij de fasecurve van WASP-76B observeerde, zag CHEOPS een overmaat aan pre-ecliptisch licht aan de nachtzijde. Dit werd ook gezien in de TESS-fasecurve en eerder gemaakte secundaire eclipswaarnemingen.

Het einde van de regenboog?

Een van de voordelen van WASP-76b is dat het een zeer hete Jupiter is, zodat er aan de dagzijde in ieder geval niet de wolken en nevel zijn die vaak de atmosfeer van hete en koude Jupiters aan het zicht onttrekken. Dit maakt het detecteren van atmosferische emissies veel eenvoudiger. We hebben al een asymmetrie in het ijzergehalte opgemerkt tussen het einde van de dagzijde en de nachtzijde, die werd ontdekt in Vorige studie, wat de planeet bijzonder interessant maakt. Er was niet zoveel gasvormig ijzer in de bovenste atmosfeer van het dagdeel vergeleken met het nachtdeel. Dit komt waarschijnlijk doordat er ijzer regent aan de dagzijde van WASP-76b, dat vervolgens condenseert en ijzerwolken vormt aan de nachtzijde.

De waarnemingen van Hubble gaven aan dat er aan de nachtzijde een thermische inversie plaatsvond – wanneer de lucht nabij het oppervlak van de planeet begint af te koelen. Door afkoeling aan deze kant zou ijzer dat eerder tot wolken was gecondenseerd, aan de dagzijde neerregenen en vervolgens door de intense hitte verdampen om weer te condenseren. Druppels vloeibaar ijzer kunnen wolken vormen.

Deze wolken zijn cruciaal omdat licht van de gastster, dat weerkaatst door de druppels in die wolken, het glorie-effect kan creëren.

“Om de waarneming met een glorie-effect te verklaren zijn bolvormige aërosoldruppeltjes en sterk reflecterende, bolvormige wolken op het oostelijk halfrond van de planeet nodig”, aldus de onderzoekers in een artikel dat onlangs is gepubliceerd in het tijdschrift Astronomy and Astrophysics.

Buitenaardse glorie is al eerder gezien. Het is ook bekend dat ze zich in wolken vormen Venus. Net als WASP-76b is er op Venus meer pre-eclipslicht waargenomen, dus hoewel de glorie voor de exoplaneet vrij duidelijk is, zouden toekomstige waarnemingen met een krachtigere telescoop kunnen helpen bepalen hoe vergelijkbaar het fenomeen op WASP-76 is met dat bestaande. op onze planeet. Venus. Als ze overeenkomen, zou dit de eerste glorie zijn die ooit op een exoplaneet is waargenomen.

Als toekomstig onderzoek een concrete manier vindt om erachter te komen of dit echt werkt, kunnen deze verschijnselen ons meer vertellen over de atmosferische samenstelling van exoplaneten, afhankelijk van de soorten elementen of moleculen die het licht weerkaatst. Ze kunnen zelfs de aanwezigheid van water opgeven, wat bewoonbaarheid zou kunnen betekenen. Hoewel de veronderstelde glorie van WASP-76b nog niet overtuigend is bewezen, is het niets anders dan een regenboog in de duisternis.

Astronomie en astrofysica, 2024. DOI: 10.1051/0004-6361/202348270