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Astronomen haben ein unerwartetes chemisches Element hoch in der Atmosphäre zweier brutzelnder Exoplaneten entdeckt, wo flüssiges Eisen und Edelsteine vom Himmel regnen.
Die beiden Exoplaneten, die getrennte Sterne jenseits unseres Sonnensystems umkreisen, sind ultraheiße Gasriesen namens WASP-76b und WASP-121b. Astronomen nutzten das Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte, um Barium in großer Höhe in der Atmosphäre jedes Exoplaneten nachzuweisen.
Barium ist das schwerste Element, das jemals in der Atmosphäre eines Exoplaneten entdeckt wurde. Die Zeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlichte am Donnerstag eine Studie, die die Entdeckung detailliert beschreibt.
Mit jeder Enthüllung erscheinen WASP-76b und WASP-121b den Wissenschaftlern seltsamer.
„Der verwirrende und kontraintuitive Teil ist: Warum gibt es ein so schweres Element in den oberen Schichten der Atmosphäre dieser Planeten?“ sagte der Hauptautor der Studie Tomás Azevedo Silva, Doktorand an der Universität Porto und dem Institut für Astrophysik und Weltraumwissenschaften in Portugal, in einer Erklärung.
„Das war in gewisser Weise eine ‚zufällige’ Entdeckung. Wir erwarteten oder suchten insbesondere nicht nach Barium und mussten überprüfen, ob dies tatsächlich von dem Planeten stammt, da es noch nie zuvor auf einem Exoplaneten gesehen worden war.“
Beide Exoplaneten haben eine ähnliche Größe wie Jupiter, der größte Planet in unserem Sonnensystem, aber sie haben unglaublich heiße Oberflächentemperaturen von weit über 1.832 Grad Fahrenheit (1.000 Grad Celsius).
Die steigenden Temperaturen auf WASP-76b und WASP-121b sind darauf zurückzuführen, dass beide Planeten nahe beieinander liegen zu seinem Wirtsstern und absolviert eine einzelne Umlaufbahn in etwa ein oder zwei Tagen.
WASP-121b wurde 2015 erstmals entdeckt und ist etwa 855 Lichtjahre von der Erde entfernt. Der Exoplanet hat eine leuchtende Wasserdampfatmosphäre und die starke Anziehungskraft des Sterns, den er umkreist, verformt ihn in die Form eines Fußballs.
Der Planet ist gezeitenabhängig, was bedeutet, dass immer dieselbe Seite des Planeten dem Stern zugewandt ist. Dies ist ähnlich wie unser Mond die Erde umkreist. Auf der Tagesseite beginnen die Temperaturen bei 4.040 F (2.227 C) in der tiefsten Schicht der Atmosphäre und erreichen 5.840 F (3.227 C) in der obersten Schicht.
Wissenschaftler entdeckten WASP-76b zum ersten Mal im Jahr 2016. Es umkreist einen Stern im Sternbild Fische, 640 Lichtjahre von der Erde entfernt. Dieser Exoplanet ist auch gezeitenabhängig, sodass die Temperaturen auf seiner dem Stern zugewandten Tagseite 2.426 °C (4.400 °F) überschreiten.
Die brutzelnde Natur der Exoplaneten hat ihnen scheinbar ungewöhnliche Eigenschaften und Wetter gegeben wie etwas aus Science-Fiction. Wissenschaftler glauben, dass auf WASP-76b flüssiges Eisen vom Himmel regnet, während sich auf WASP-121b Metallwolken und flüssige Edelsteine bilden.
Der Nachweis von Barium in der oberen Atmosphäre jedes Planeten überraschte die Forscher. Das Element ist 2 1/2 mal schwerer als Eisen.
„Angesichts der hohen Schwerkraft der Planeten würden wir erwarten, dass schwere Elemente wie Barium schnell in die unteren Schichten der Atmosphäre fallen“, sagte der Co-Autor der Studie, Olivier Demangeon, Postdoktorand an der Universität Porto und dem Institut für Astrophysik und Weltraumwissenschaften in Portugal, in einer Erklärung.
Das Auffinden von Barium in der Atmosphäre beider Exoplaneten könnte darauf hindeuten, dass ultraheiße Gasriesen noch ungewöhnlichere Merkmale aufweisen als vermutet.
Auf der Erde erscheint Barium am Nachthimmel als leuchtend grüne Farbe, wenn Feuerwerkskörper gezündet werden. Wissenschaftler sind sich jedoch nicht sicher, welcher natürliche Prozess dazu führt, dass das schwere Element so hoch in der Atmosphäre dieser Gasriesen erscheint.
Das Forschungsteam verwendete das ESPRESSO-Instrument oder Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations, das in installiert wurde das Very Large Telescope in Chile, um Sternenlicht zu untersuchen, während es durch die Atmosphäre jedes Planeten strömt.
“Da sie gasförmig und heiß sind, sind ihre Atmosphären sehr ausgedehnt”, sagte Demangeon, “und sind daher leichter zu beobachten und zu studieren als die kleinerer oder kühlerer Planeten.”
Zukünftige Teleskope werden auch in der Lage sein, mehr Details in den atmosphärischen Schichten von Exoplaneten, einschließlich erdähnlicher Gesteinsplaneten, auszuspionieren, um die Geheimnisse ungewöhnlicher Welten in der ganzen Galaxie zu entschlüsseln.