Die Jagd nach Exoplaneten hat viele faszinierende Fallstudien ergeben. Zum Beispiel haben Umfragen viele „Hot Jupiters“ ergeben, Gasriesen, die ähnlich groß wie Jupiter sind, aber sehr nahe an ihren Sonnen kreisen. Diese besondere Art von Exoplaneten war für Astronomen von Interesse, vor allem, weil ihre Existenz das konventionelle Denken darüber in Frage stellt, wo Gasriesen in einem Sternensystem existieren können.
Aus diesem Grund verwendete ein internationales Team unter der Leitung von Forschern des European Southern Observatory (ESO) das Very Large Telescope (VLT), um WASP-19b, einen heißen Jupiter, der 815 Lichtjahre von der Erde entfernt liegt, genauer zu betrachten. Während dieser Beobachtungen stellten sie fest, dass die Atmosphäre des Planeten Spuren von Titanoxid enthielt, was das erste Mal war, dass diese Verbindung in der Atmosphäre eines Gasriesen nachgewiesen wurde.
Die Studie mit dem Titel „Nachweis von Titanoxid in der Atmosphäre eines heißen Jupiters“, die ihre Ergebnisse beschreibt, wurde kürzlich im Wissenschaftsjournal veröffentlicht Natur.Unter der Leitung von Elyar Sedaghati, Absolvent der Technischen Universität Berlin und Fellow am European Southern Observatory, verwendete das Team Daten, die das VLT-Array im Laufe eines Jahres gesammelt hatte, um WASP-19b zu untersuchen.
Wie alle heißen Jupiter hat WASP-19b ungefähr die gleiche Masse wie Jupiter und umkreist seine Sonne sehr nahe. Tatsächlich ist die Umlaufzeit mit nur 19 Stunden so kurz, dass die Temperaturen in der Atmosphäre auf bis zu 2273 K (2000 ° C) geschätzt werden. Das ist mehr als viermal so heiß wie die 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 das Instrument FOcal Reducer / Low Dispersion Spectrograph 2 (FORS2) des VLT, ein optisches Multimode-Instrument, das Bildgebung, Spektroskopie und die Untersuchung von polarisiertem Licht (Polarimetrie) durchführen kann. Mit FORS2 beobachtete das Team den Planeten beim Vorbeifahren vor seinem Stern (auch bekannt als Transit), der wertvolle Spektren aus seiner Atmosphäre enthüllte.
Nach sorgfältiger Analyse des Lichts, das durch die dunstigen Wolken fiel, war das Team überrascht, Spuren von Titanoxid (sowie Natrium und Wasser) zu finden. Wie Elyar Sedaghati, der zwei Jahre als Student bei der ESO gearbeitet hat, um an diesem Projekt zu arbeiten, über die Entdeckung in einer ES-Pressemitteilung sagte:
“Der Nachweis solcher Moleküle ist jedoch keine einfache Aufgabe. Wir benötigen nicht nur Daten von außergewöhnlicher Qualität, sondern müssen auch eine differenzierte Analyse durchführen. Wir haben einen Algorithmus verwendet, der viele Millionen Spektren untersucht, die einen weiten Bereich chemischer Zusammensetzungen, Temperaturen und Wolken- oder Trübungseigenschaften abdecken, um unsere Schlussfolgerungen zu ziehen.”
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 teilweise dafür verantwortlich, dass WASP-19b so hohen Temperaturen ausgesetzt ist. In ausreichend großen Mengen kann verhindert werden, dass Wärme in eine Atmosphäre gelangt oder aus dieser austritt, 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 und verursacht eine Umkehrung der Temperaturen in der Stratosphäre. Bei Gasriesen ist dies jedoch das Gegenteil von dem, was normalerweise passiert. Während Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun in ihrer oberen Atmosphäre kältere Temperaturen erfahren, sind die Temperaturen näher am Kern aufgrund von Druckanstiegen viel heißer.
Das Team ist der Ansicht, 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 tiefgreifende Auswirkungen auf zukünftige Studien der Exoplanetenatmosphäre haben.
Ohne das FORS2-Instrument, das in den letzten Jahren dem VLT-Array hinzugefügt wurde, wäre die Studie auch nicht möglich gewesen. Henri Boffin, der Instrumentenwissenschaftler, der das Sanierungsprojekt leitete, kommentierte:
“Diese wichtige Entdeckung ist das Ergebnis einer Renovierung des FORS2-Instruments, die genau zu diesem Zweck durchgeführt wurde. Seitdem ist FORS2 das beste Instrument, um diese Art von Studien vom Boden aus durchzuführen.”
Mit Blick auf die Zukunft ist klar, dass der Nachweis von Metalloxiden und anderen ähnlichen Substanzen in Exoplanetenatmosphären auch die Erstellung besserer atmosphärischer Modelle ermöglichen wird. Mit diesen Informationen können Astronomen weitaus detailliertere und genauere Studien zu Exoplanetenatmosphären durchführen, um mit größerer Sicherheit beurteilen zu können, ob eine von ihnen bewohnbar ist oder nicht.
Während dieser neueste Planet keine Chance hat, das Leben zu unterstützen, haben Sie besseres Glück, Eiswürfel in der Wüste Gobi zu finden! - Seine Entdeckung könnte den Weg zu bewohnbaren Exoplaneten in der Zukunft weisen. Auf dem Weg zu einer Welt, die das Leben unterstützen könnte, oder möglicherweise dieser schwer fassbaren Erde 2.0!
