Ein überraschend niedriges Methanreservoir könnte laut neuen Beobachtungen erklären, warum ein Planet um einen nahegelegenen Stern seltsam aufgebläht wurde James Webb-Weltraumteleskop (JWST(. Die Entdeckung zeigt, dass die Atmosphäre von Planeten auf bemerkenswerte Werte anschwellen kann, ohne auf esoterische Theorien über die Planetenentstehung zurückzugreifen, sagen Astronomen.
„Die Webb-Daten sagen uns, dass Planeten wie WASP-107 b nicht auf seltsame Weise mit einem sehr kleinen Kern und einer riesigen Gashülle entstanden sein dürfen.“ Michael Liniesagte ein extrasolarer Planetologe der Arizona State University in einem Stellungnahme. „Stattdessen können wir etwas nehmen, das eher so aussieht NeptunMit viel Gestein und nicht so viel Gas erhöht man einfach die Temperatur und lässt es so aussehen, wie es ist.“
WASP-107 b wurde 2017 vom Wide Angle Search for Planets (WASP)-Konsortium entdeckt und liegt etwa 200 Meter entfernt Lichtjahre Seit Erde im Sternbild Jungfrau, ist einer der leichtesten der mehr als 5.000 bisher entdeckten Exoplaneten. Obwohl es fast so groß ist wie JupiterWASP-107 b wiegt nur 12 % Der GasrieseSeine Masse entspricht nur 30 Erden. Zum Vergleich: Eine Masse des Jupiter beträgt ungefähr 318 Landmassen. Dem Team zufolge ist dieser Planet so aufgebläht, dass seine Dichte mit der eines in der Mikrowelle erhitzten Marshmallows verglichen werden kann.
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Basierend auf früheren Beobachtungen der Größe, Masse und des Alters von WASP-107 b vermuteten Astronomen, dass der Planet einen kleinen, felsigen Kern hatte, der von einem reichen Reservoir an Wasserstoff- und Heliumgas umgeben war. Allerdings konnte ein solches Szenario die bemerkenswert aufgeblähte Kugel nicht vollständig erklären, obwohl sie ihren Stern in einem Siebtel des Abstands umkreist Quecksilber und unsere Sonne erhält nicht genug Energie von ihrem Stern, um ihre watteartige Dichte zu erklären. Wenn der Kern des Planeten jedoch tatsächlich mehr Masse enthalten hätte als erwartet, wäre die Atmosphäre laut Wissenschaftlern mit der Abkühlung des Planeten geschrumpft. ZeitDas heißt, es wäre kleiner ausgefallen als beobachtet.
Nun werden Daten von JWST verwendet – kombiniert mit früheren Beobachtungen von Das Hubble-Weltraumteleskop – Möglicherweise haben zwei unabhängige Astronomenteams das Rätsel gelöst. Kurz gesagt, sie fanden heraus, dass der Methangehalt in der Atmosphäre des Planeten ein Tausendstel dessen ausmacht, was man auf dieser Welt erwarten würde. Da Methan bei hohen Temperaturen instabil ist, beweist diese überraschend geringe Menge laut Astronomen, dass sich Gas aus den Tiefen des Planeten „stark mit kälteren Schichten weiter oben vermischt“. David Chanter von der Johns Hopkins University (JHU) in Maryland, die eine der beiden neuen Studien leitete, heißt es in der Pressemitteilung. „Die Tatsache, dass wir so wenige davon entdeckt haben, obwohl wir andere kohlenstoffhaltige Moleküle entdeckt haben, sagt uns, dass das Innere des Planeten viel wärmer sein muss, als wir dachten.“
Die zusätzliche Hitze rührt wahrscheinlich daher, dass WASP-107 b seinen Stern alle 5,7 Tage auf einer Umlaufbahn umkreist, die kein perfekter Kreis ist, sagen die Forscher. Die ständige Anziehungskraft des Sterns auf WASP-107 b, dessen Entfernung von seinem Stern ständig variiert, dehnt und schrumpft das Profil des Planeten und erwärmt ihn dadurch. Auf der Erde wirkt eine ähnliche Kraft der Mond verursacht Flut und Ebbe.
Der heiße Kern des Planeten verändert in Kombination mit der Gezeitenerwärmung seines Sterns auch die Chemie der Gase tief im Inneren des Planeten. Zafar RustamkulovEr ist Doktorand an der JHU und Co-Autor einer der beiden neuen Studien, sagte in a Stellungnahme der Universität. „Wir glauben, dass diese Hitze die Chemie der Gase verändert, insbesondere Methan zerstört und große Mengen an Kohlendioxid und Kohlenmonoxid produziert.“
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Im Jahr 2020 entdeckte ein Team von Astronomen, darunter Sing, Helium in der Atmosphäre von WASP-107 b und markierte damit die erste Entdeckung dieses Gases auf einem Exoplaneten. Das Element, das 2018 versuchsweise auf der Welt gesichtet wurde, bevor seine Existenz zwei Jahre später bestätigt wurde, breitete sich in Form einer schwachen Wolke weit in den Weltraum aus. Da die Atmosphäre dieses Planeten bisher gestört ist, sagen Astronomen, dass die ultraviolette Strahlung des Sterns WASP-107 b der Welt langsam Luft raubt – etwa 0,1 bis 4 Prozent der atmosphärischen Masse pro Jahr, mehr noch präzise, was zur Entstehung eines Kometen führt. -wie ein Schwanz, der hinter der Kugel herläuft.
Dank der extrem aufgeblähten Natur des Planeten können Astronomen etwa 50-mal tiefer in seine Atmosphäre blicken als auf einem Planeten wie Jupiter. Letztes Jahr zeigten beispielsweise JWST-Beobachtungen der Atmosphäre von WASP-107 b es regnet Sand auf dem Planeten.
Diese Forschung ist beschrieben in zwei Studien veröffentlicht am Montag, 20. Mai, in der Zeitschrift Nature.