Zwaarste element tot nu toe gedetecteerd in atmosfeer exoplaneet

Vragen, theorieën, ontdekkingen e,d, op het gebied van wiskunde, natuurkunde en chemie horen hier thuis.
Plaats reactie
Gebruikersavatar
univers
Observer
Berichten: 33354
Lid geworden op: 27 jan 2013, 11:10

Zwaarste element tot nu toe gedetecteerd in atmosfeer exoplaneet

Bericht door univers » 15 okt 2022, 09:49

Afbeelding
Deze artist’s impression toont een ultrahete exoplaneet, een planeet buiten ons zonnestelsel, die op het punt staat om voor zijn moederster langs te trekken. Wanneer het licht van de ster door de atmosfeer van de planeet gaat, wordt het gefilterd door de chemische elementen en moleculen in de gaslaag. Met behulp van gevoelige instrumenten kunnen de signaturen van deze elementen en moleculen vanaf de aarde worden waargenomen. Met behulp van het ESPRESSO-instrument van ESO’s Very Large Telescope hebben astronomen barium (het zwaarste element tot nu toe) aangetroffen in de atmosferen van de ultrahete Jupiters WASP-76 b en WASP-121 b. Credit:ESO/M. Kornmesser

Met behulp van de Very Large Telescope (VLT) van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) hebben astronomen het zwaarste element ontdekt dat ooit in de atmosfeer van een exoplaneet is aangetroffen: barium. Tot hun verrassing ontdekten zij dit element op grote hoogte in de atmosfeer van de ultrahete gasreuzen WASP-76 b en WASP-121 b – twee exoplaneten, planeten die om sterren buiten ons zonnestelsel draaien. De onverwachte ontdekking roept vragen op over hoe deze exotische atmosferen eruit kunnen zien.

Afbeelding
Deze illustratie geeft een impressie van de nachtzijde van de exoplaneet WASP-76b. Deze ultrahete reuzenplaneet heeft een dagzijde waar de temperaturen oplopen tot boven de 2400 graden Celsius – hoog genoeg om metalen te doen verdampen. Krachtige winden transporteren de ijzerdamp naar de nachtzijde, waar hij tot ijzerdruppeltjes condenseert. Links op de afbeelding zien we de avondgrens van de exoplaneet, waar de dag overgaat in de nacht. Credit:ESO/M. Kornmesser

‘Het raadselachtige en contra-intuïtieve is: waarom zit er zo’n zwaar element in de bovenste lagen van de atmosfeer van deze planeten?’, zegt Tomás Azevedo Silva, promovendus aan de Universiteit van Porto en het Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) in Portugal, die leiding gaf aan het onderzoek waarvan de resultaten vandaag in Astronomy & Astrophysics zijn gepubliceerd.

WASP-76 b en WASP-121 b zijn geen gewone exoplaneten. Beide staan bekend als ultrahete Jupiters, omdat ze qua grootte vergelijkbaar zijn met Jupiter, terwijl ze extreem hoge oppervlaktetemperaturen van meer dan 1000 °C hebben. Dit is te danken aan de nabijheid van hun moederster, waar ze in slechts één tot twee dagen omheen draaien. Dit geeft deze planeten nogal exotische kenmerken: astronomen vermoeden bijvoorbeeld dat het op WASP-76 b ijzer regent.


Met behulp van ESO's Very Large Telescope is barium gedetecteerd in de atmosfeer van twee exoplaneten. Credit:ESO

Maar desondanks waren de wetenschappers verrast om barium, dat 2,5 keer zo zwaar is als ijzer, aan te treffen in de hoge atmosferen van WASP-76 b en WASP-121 b. ‘Gezien de sterke zwaartekracht van deze planeten zouden we verwachten dat zware elementen zoals barium snel naar de onderste lagen van de atmosfeer zouden zakken,’ legt medeauteur Olivier Demangeon, eveneens onderzoeker aan de Universiteit van Porto en IA, uit.

‘Dit was in zekere zin een 'toevallige' ontdekking,’ zegt Azevedo Silva. ‘We verwachtten of zochten niet specifiek naar barium en we moesten controleren of deze signatuur daadwerkelijk van de planeet afkomstig was, aangezien het nog nooit eerder bij een exoplaneet was gezien.’

Het feit dat barium is ontdekt in de atmosferen van beide ultrahete Jupiters wijst erop dat deze categorie planeten misschien nog vreemder is dan al werd gedacht. Hoewel barium af en toe aan onze eigen hemel te zien is, als de felgroene kleur in vuurwerk, vragen wetenschappers zich af welk natuurlijk proces dit zware element op zulke grote hoogten in deze exoplaneten kan veroorzaken. ‘Op dit moment weten we niet zeker wat de mechanismen zijn,’ zegt Demangeon.


Deze animatie illustreert de methode die astronomen gebruiken om de atmosferen van exoplaneten te onderzoeken. Als de planeet voor zijn ster langs schuift, wordt het licht van de ster gefilterd door elementen en moleculen in de gaslaag, waardoor het sterlicht dat wij hier op aarde waarnemen verandert. Elk element of molecuul laat een unieke chemische vingerafdruk achter in het waargenomen spectrum. Astronomen hebben deze zogeheten transit-techniek gebruikt voor de detectie van barium – het zwaarste element dat tot nu toe in de atmosferen van exoplaneten is ontdekt – bij de exoplaneten WASP-76 b en WASP-121 b. Hun moedersterren bestaan uit vele elementen, waaronder waterstof en geringe hoeveelheden barium. Wanneer het sterlicht door de atmosfeer van de planeet wordt gefilterd, wordt de vingerafdruk van barium versterkt, waardoor hij zijn aanwezigheid verraadt. In de echte spectra van WASP-76 b en WASP-121 b zitten overigens nog veel meer elementen dan waterstof en barium – de twee die we ter illustratie voor deze animatie hebben gekozen. Met een kern die uit slechts één proton bestaat, is waterstof het eenvoudigste element in het heelal. Barium is heeft 56 protonen in zijn kern en is dus veel zwaarder. Het barium werd ontdekt in de twee ultrahete Jupiters WASP-76 b en WASP-121 b met behulp van het uiterst gevoelige ESPRESSO-instrument van ESO’s Very Large Telescope. Hoe dit barium zich op zulke grote hoogten in deze exotische atmosferen kan handhaven, is een raadsel. Credit:ESO/L. Calçada/M. Kornmesser

Voor het onderzoek van de atmosferen van exoplaneten zijn ultrahete Jupiters uiterst nuttig. ‘Omdat ze gasvormig en heet zijn, zijn hun atmosferen zeer uitgestrekt en dus gemakkelijker waarneembaar dan die van kleinere of koelere planeten’, legt Demangeon uit.

Het bepalen van de samenstelling van de atmosfeer van een exoplaneet vereist zeer gespecialiseerde apparatuur. Het team gebruikte het ESPRESSO-instrument op ESO’s VLT in Chili om sterlicht te analyseren dat was gefilterd door de atmosferen van WASP-76 b en WASP-121 b. Hierdoor konden verschillende elementen, waaronder dus barium, duidelijk worden gedetecteerd.

Deze nieuwe resultaten tonen aan dat we nog maar aan het begin staan van de mysteries van exoplaneten. Met toekomstige instrumenten zoals de hoge-resolutie ArmazoNes high Dispersion Echelle Spectrograph (ANDES), waarmee de komende Extremely Large Telescope (ELT) van ESO zal worden uitgerust, zullen astronomen de atmosferen van grote en kleine exoplaneten, waaronder die van rotsachtige planeten die op de aarde lijken, veel grondiger kunnen bestuderen en meer aanwijzingen kunnen verzamelen over de aard van deze vreemde werelden.


De ultrahete reuzenplaneet WASP-76b cirkelt om de ster WASP-76, die op een afstand van ongeveer 390 lichtjaar in het sterrenbeeld Vissen staat. Deze video neemt ons mee op reis naar dit stelsel.
Waarnemingen van WASP-76b met behulp van ESO’s Very Large Telescope (VLT) wijzen erop dat het ijzer regent op deze extreme exoplaneet. Credit:ESO/L.Calçada/spaceengine.org

https://www.eso.org/public/netherlands/ ... 3/?lang=nl
Een mens is net een open boek, je moet het enkel kunnen lezen.

Plaats reactie