Die Jagd nach Exoplaneten hat viele faszinierende Fallstudien hervorgebracht. Zum Beispiel haben Untersuchungen viele „Hot Jupiters“ ergeben, Gasriesen, die in ihrer Größe dem Jupiter ähnlich sind, aber sehr nahe an ihren Sonnen kreisen. Diese besondere Art von Exoplaneten ist für Astronomen interessant, hauptsächlich weil ihre Existenz die konventionelle Vorstellung davon in Frage stellt, wo Gasriesen in einem Sternensystem existieren können.
Deshalb ist ein internationales Team unter der Leitung von Forschern der Europäische Südsternwarte (ESO) verwendet die Sehr großes Teleskop (VLT), um einen besseren Blick auf WASP-19b zu werfen, einen heißen Jupiter, der sich 815 Lichtjahre von der Erde entfernt befindet. Bei diesen Beobachtungen stellten sie fest, dass die Atmosphäre des Planeten Spuren von Titanoxid Dies ist das erste Mal, dass diese Verbindung in der Atmosphäre eines Gasriesen nachgewiesen wurde.
Die Studie, die ihre Ergebnisse beschreibt, mit dem Titel „ Nachweis von Titanoxid in der Atmosphäre eines heißen Jupiter “, erschien kürzlich im WissenschaftsjournalNatur.Unter der Leitung von Elyar Sedaghati – einem kürzlichen Absolvent der Technische Universität Berlin und ein Stipendiat der Europäischen Südsternwarte – das Team verwendete Daten, die im Laufe eines Jahres vom VLT-Array gesammelt wurden, um zu studieren WASP-19b .
Wie alle heißen Jupiter hat WASP-19b ungefähr die gleiche Masse wie Jupiter und kreist sehr nahe an seiner Sonne. Tatsächlich ist seine Umlaufzeit so kurz – nur 19 Stunden –, dass die Temperaturen in seiner Atmosphäre auf 2273 K (2000 °C) geschätzt werden. Das ist mehr als viermal so heiß wie auf der Venus, wo die Temperaturen heiß genug sind, um Blei zu schmelzen! Tatsächlich sind die Temperaturen auf WASP-19b heiß genug, um Silikatmineralien und Platin zu schmelzen!
Die Studie stützte sich auf die FOcal Reducer/low Dispersion Spektrograph 2 (FORS2) Instrument am VLT, ein optisches Multimode-Instrument, das Bildgebung, Spektroskopie und Untersuchung von polarisiertem Licht (Polarimetrie) durchführen kann. Mit FORS2 beobachtete das Team den Planeten, während er vor seinem Stern vorbeizog (auch bekannt als Transit), was wertvolle Spektren seiner Atmosphäre enthüllte.
Nach sorgfältiger Analyse des Lichts, das durch seine dunstigen Wolken fiel, war das Team überrascht, Spuren von Titanoxid (sowie Natrium und Wasser) zu finden. Wie Elyar Sedaghati, der 2 Jahre als Student bei der ESO verbrachte, um an diesem Projekt zu arbeiten, über die Entdeckung in einem ES Pressemitteilung :
'Der Nachweis solcher Moleküle ist jedoch kein einfaches Unterfangen.Wir brauchen nicht nur Daten von außergewöhnlicher Qualität, sondern wir müssen auch eine ausgefeilte Analyse durchführen. Um unsere Schlussfolgerungen zu ziehen, haben wir einen Algorithmus verwendet, der viele Millionen Spektren untersucht, die eine breite Palette von chemischen Zusammensetzungen, Temperaturen und Wolken- oder Trübungseigenschaften umfassen.'
Titanoxid ist eine sehr seltene Verbindung, von der bekannt ist, dass sie in der Atmosphäre kühler Sterne vorkommt. In kleinen Mengen wirkt es als Wärmeabsorber und ist daher wahrscheinlich mitverantwortlich dafür, dass WASP-19b so hohen Temperaturen ausgesetzt ist. In ausreichend großen Mengen kann es verhindern, dass Wärme in die Atmosphäre eindringt oder entweicht, was zu einer sogenannten thermischen Inversion führt.
Dies ist ein Phänomen, bei dem die Temperaturen in der oberen Atmosphäre höher und weiter unten niedriger sind. Auf der Erde spielt Ozon eine ähnliche Rolle, das eine Inversion der Temperaturen in der Stratosphäre verursacht. Aber bei Gasriesen ist dies das Gegenteil von dem, was normalerweise passiert. Während Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun in ihrer oberen Atmosphäre kältere Temperaturen erfahren, sind die Temperaturen in der Nähe des Kerns aufgrund des Druckanstiegs viel heißer.
Das Team glaubt, dass das Vorhandensein dieser Verbindung einen erheblichen Einfluss auf die Temperatur, Struktur und Zirkulation der Atmosphäre haben könnte. Darüber hinaus ist die Tatsache, dass das Team diese Verbindung nachweisen konnte (eine Premiere für Exoplanetenforscher), ein Hinweis darauf, wie Exoplanetenstudien neue Detaillierungsgrade erreichen. All dies wird wahrscheinlich einen tiefgreifenden Einfluss auf zukünftige Studien der Atmosphären von Exoplaneten haben.
Die Studie wäre auch ohne das Instrument FORS2 nicht möglich gewesen, das in den letzten Jahren zum VLT-Array hinzugefügt wurde. Als Henri Boffin, der Instrumentenwissenschaftler, der das Sanierungsprojekt leitete, kommentiert :
'Diese wichtige Entdeckung ist das Ergebnis einer genau zu diesem Zweck durchgeführten Aufarbeitung des FORS2-Instruments.Seitdem hat sich FORS2 zum besten Instrument entwickelt, um diese Art von Studie von Grund auf durchzuführen.'
Mit Blick auf die Zukunft ist klar, dass der Nachweis von Metalloxiden und anderen ähnlichen Substanzen in Atmosphären von Exoplaneten auch die Erstellung besserer Atmosphärenmodelle ermöglichen wird. Mit diesen in der Hand werden Astronomen in der Lage sein, viel detailliertere und genauere Studien über die Atmosphären von Exoplaneten durchzuführen, die es ihnen ermöglichen, mit größerer Sicherheit zu beurteilen, ob eine von ihnen bewohnbar ist oder nicht.
Während dieser neueste Planet also keine Chance hat, Leben zu erhalten, haben Sie mehr Glück, Eiswürfel in der Wüste Gobi zu finden! – seine Entdeckung könnte helfen, den Weg zu bewohnbaren Exoplaneten in der Zukunft zu weisen. Auf der Suche nach einer Welt, die Leben unterstützen könnte, oder möglicherweise der schwer fassbaren Erde 2.0, einen Schritt näher!
