Den mest detaljerade blicken på atmosfären på en avlägsen exoplanet har avslöjat en blandning av vattenånga och kolmonoxid som täcker en värld tio gånger storleken på Jupiter cirka 130 ljusår bort från jorden. Liksom Jupiter har den ingen fast yta och den har en temperatur på mer än tusen grader. Dessutom detekterades inga berättigade metansignaler i atmosfären. Men detta solsystem är fortfarande av stort intresse, eftersom tre andra jättevärldar kretsar kring samma stjärna och forskare sa att att studera detta system inte bara kommer att hjälpa till att lösa mysterier om hur det bildades, utan också hur vårt eget solsystem bildades också.
Observationerna gjordes vid Keck II-teleskopet på Hawaii, med hjälp av en infraröd bildspektrografik som heter OSIRIS, som kunde avslöja kemiska fingeravtryck från specifika molekyler.
"Detta är det skarpaste spektrumet som någonsin erhållits av en extrasolar planet", säger Dr. Bruce Macintosh, från Lawrence Livermore National Laboratory. ”Detta visar kraften i att direkt avbilda ett planetsystem. Det är den utsökta upplösningen som dessa nya observationer har gett oss som verkligen har kunnat börja undersöka planetbildning. "
"Med denna detaljnivå", sa medförfattaren Travis Barman från Lowell Observatory, "kan vi jämföra mängden kol med mängden syre i atmosfären, och denna kemiska blandning ger ledtrådar om hur planetsystemet bildades ”.
Planeterna runt stjärnan, känd som HR 8799, väger mellan fem till tio gånger Jupiters massa och glödar fortfarande i infraröd färg av värmen från deras bildning. Forskningsteamet säger att deras observationer tyder på att solsystemet skapades på ett liknande sätt som vårt eget, med gasjättar som bildade långt borta från deras moderstjärna och mindre, steniga planeter närmare. i detta system.
"Resultaten antyder att HR 8799-systemet är som ett uppskalat solsystem," sade Quinn Kanopacky, en astronom från University of Toronto i Kanada. ”När de fasta kärnorna blev tillräckligt stora, lockade deras gravitation snabbt omgivande gas för att bli de enorma planeterna vi ser idag. Eftersom den gasen hade tappat en del av sitt syre, hamnar planeten med mindre syre och mindre vatten än om den hade bildats genom en gravitationsinstabilitet. ”
Det finns två ledande modeller för planetbildning: kärnans ackretion och gravitationsinstabilitet. När stjärnor bildas, omger en planetbildande skiva dem. Med kärnanslutning bildas planeter gradvis när solida kärnor långsamt växer tillräckligt stora för att börja skaffa gas från skivan, medan planeterna i gravitationsinstabilitetsmodellen nästan direkt bildas när skivan kollapsar på sig själv.
Egenskaper som sammansättningen av en planetens atmosfär är ledtrådar till hur planeten bildades, och i detta fall verkar kärnanslutning vinna ut. Även om det fanns bevis på vattenånga, är den signaturen svagare än man kunde förvänta sig om planeten delade sammansättningen av sin moderstjärna. Istället har planeten ett högt förhållande kol till syre - ett fingeravtryck för dess bildning i gasformiga skivan för tio miljoner år sedan. När gasen kyldes med tiden, bildades korn av vattenis och tappade den återstående syrgas. Planetbildning bildades sedan när is och fasta ämnen samlades in i planetkärnor.
"När de fasta kärnorna blev tillräckligt stora, lockade deras gravitation snabbt omgivande gas för att bli de enorma planeterna vi ser idag," sade Konopacky. "Eftersom den gasen hade tappat en del av sitt syre, hamnar planeten med mindre syre och mindre vatten än om den hade bildats genom en gravitationsinstabilitet."
"Spektral information av denna kvalitet ger inte bara ledtrådar om bildandet av HR8799-planeterna utan ger också den vägledning vi behöver för att förbättra vår teoretiska förståelse för atmosfärerna i exoplanet och deras tidiga utveckling," sade Barman. "Tidpunkten för detta arbete kunde inte vara bättre eftersom det kommer på hälarna på nya instrument som kommer att bilda dussintals fler exoplaneter, som kretsar kring andra stjärnor, som vi kan studera i samma detalj."
Detta system var också studien som en del av avlägsna rekognoseringsavbildning med Project 1640. Videon nedan förklarar mer:
Källa: Keck Observatory
