Αυτός ο πλανήτης είναι τόσο Μεταλλικός. Βρέθηκαν ατμοί σιδήρου και τιτανίου στην ατμόσφαιρα ενός «υπερκαυτού Δία»
Κατά την ανακάλυψη πλανητών πέρα από το ηλιακό μας σύστημα, οι αστρονόμοι βρήκαν μερικούς πραγματικά ενδιαφέροντες πελάτες! Εκτός από τους «Υπερ-Δίες» (εξωπλανήτες που έχουν πολλαπλάσια μάζα του Δία) και ένας αριθμός « Καυτοί Δίας ” έχουν επίσης παρατηρηθεί. Αυτοί είναι αέριοι γίγαντες που περιφέρονται κοντά στα αστέρια τους, και σε ορισμένες περιπτώσεις, αυτοί οι πλανήτες έχουν βρεθεί τόσο ζεστοί που θα μπορούσαν να λιώσουν πέτρες ή μέταλλο.
Αυτό οδήγησε στον χαρακτηρισμό «υπερκαυτός Δίας», ο πιο καυτός από τους οποίους ανακαλύφθηκε πέρυσι . Τώρα όμως, σύμφωνα με τον α πρόσφατη μελέτη κατασκευασμένος από μια διεθνή ομάδα αστρονόμων, αυτός ο πλανήτης είναι αρκετά ζεστός ώστε να μετατρέπει το μέταλλο σε ατμό. Είναι γνωστός ως KELT-9b, ένας γίγαντας αερίου που βρίσκεται 650 έτη φωτός από τη Γη και έχει τόσο υψηλές ατμοσφαιρικές θερμοκρασίες –πάνω από 4.000 °C (7.232 °F)– που μπορεί να εξατμίσει το σίδηρο και το τιτάνιο!
Επικεφαλής της διεθνούς ομάδας ήταν ο Jens Hoeijmakers, μεταδιδακτορικός φοιτητής στο Πανεπιστήμιο της Γενεύης (UNIGE) και στο Πανεπιστήμιο της Βέρνης (UNIBE). Η ομάδα περιελάμβανε μέλη από το National Center of Competence in Research (NCCR) PlanetS ομάδα και UNIGE’s Το μέλλον του ανώτερου ατμοσφαιρικού χαρακτηρισμού των εξωπλανητών με φασματοσκοπία (ΤΕΣΣΕΡΙΣ ΑΣΟΙ1) ομάδα.
Η εντύπωση του καλλιτέχνη για το KELT-9b, έναν εξαιρετικά καυτό Δία που περιφέρεται γύρω από ένα καυτό, νεαρό αστέρι περίπου 650 έτη φωτός από τη Γη. Πίστωση: NASA/JPL-Caltech
Αυτές οι ομάδες, οι οποίες είναι αφιερωμένες στον χαρακτηρισμό εξωπλανητών, αποτελούνται από ερευνητές από το UNIGE, το UNIBE, το Πανεπιστήμιο της Ζυρίχης (UZH) και το Πανεπιστήμιο της Λωζάνης (UNIL). Πρόσθετη υποστήριξη προήλθε από ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ Αστροφυσική Cavendish και MRC Laboratory of Molecular Biology , ο Αστεροσκοπείο Κάλιαρι , και το Αστεροσκοπείο Roque de los Muchachos .
Η μελέτη που περιγράφει τα ευρήματά τους – « Ατομικός σίδηρος και τιτάνιο στην ατμόσφαιρα του εξωπλανήτη KELT-9b ” – δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο επιστημονικό περιοδικόΦύση.Για χάρη της μελέτης της, η ομάδα προσπάθησε να θέσει περιορισμούς στη χημική σύσταση ενός εξαιρετικά θερμού Δία, καθώς αυτοί οι πλανήτες διασχίζουν το όριο μεταξύ αέριων γιγάντων και αστεριών και θα μπορούσαν να βοηθήσουν τους αστρονόμους να μάθουν περισσότερα για την ιστορία του σχηματισμού εξωπλανητών.
Για να γίνει αυτό, επέλεξαν το KELT-9b, το οποίο ανακαλύφθηκε αρχικά το 2017 από αστρονόμους που χρησιμοποιούν το Kilodegree Extremely Little Telescope(s) (KELT) έρευνα. Όπως όλοι οι πολύ θερμοί Δίας, αυτός ο πλανήτης περιφέρεται πολύ κοντά στο άστρο του – 30 φορές πιο κοντά από την απόσταση της Γης από τον Ήλιο – και έχει μια περίοδο τροχιάς 36 ωρών. Ως αποτέλεσμα, αντιμετωπίζει επιφανειακές θερμοκρασίες άνω των 4.000 °C (7.232 °F), καθιστώντας το πιο ζεστό από πολλά αστέρια.
Με βάση αυτό, ο Δρ. Hoeijmakers και οι συνεργάτες του διεξήγαγαν μια θεωρητική μελέτη που προέβλεψε την παρουσία ατμών σιδήρου στην ατμόσφαιρα του πλανήτη. Όπως εξήγησε ο Kevin Heng, καθηγητής στο UNIBE και συν-συγγραφέας της μελέτης, σε μια πρόσφατη UNIGE δελτίο τύπου :
«Τα αποτελέσματα αυτών των προσομοιώσεων δείχνουν ότι τα περισσότερα από τα μόρια που βρίσκονται εκεί θα πρέπει να είναι σε ατομική μορφή, επειδή οι δεσμοί που τα συγκρατούν μαζί σπάνε από συγκρούσεις μεταξύ σωματιδίων που συμβαίνουν σε αυτές τις εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες».
Εξετάζοντας το KELT-9b κατά τη διάρκεια μιας διέλευσης, η ομάδα μπόρεσε να παρατηρήσει φάσματα από την ατμόσφαιρά του. Πίστωση: NASA/JPL-Caltech
Για να ελέγξει αυτήν την πρόβλεψη, η ομάδα βασίστηκε σε δεδομένα από το Ακτινική ταχύτητα αναζήτησης πλανητών υψηλής ακρίβειας για το βόρειο ημισφαίριο Φασματογράφος (HARPS-North ή HARPS-N) κατά τη διάρκεια μιας μοναδικής διέλευσης του εξωπλανήτη. Κατά τη διάρκεια μιας διέλευσης, το φως από το αστέρι μπορεί να δει να φιλτράρει μέσα από την ατμόσφαιρα και η εξέταση αυτού του φωτός με ένα φασματόμετρο μπορεί να αποκαλύψει πράγματα σχετικά με τη χημική σύνθεση της ατμόσφαιρας.
Αυτό που βρήκαν ήταν ισχυρές ενδείξεις όχι μόνο ατομικού σιδήρου με ιονισμό αλλά και ατομικού τιτανίου που έχει σημαντικά υψηλότερο σημείο τήξης – 1670 °C (3040 °F) σε σύγκριση με 1250 °C (2282 °F). Ως Hoeijmakers εξήγησε , «Με τις θεωρητικές προβλέψεις στο χέρι, ήταν σαν να ακολουθούσαμε έναν χάρτη θησαυρού, και όταν ψάξαμε βαθύτερα στα δεδομένα, βρήκαμε ακόμη περισσότερα».
Εκτός από την αποκάλυψη της σύνθεσης μιας νέας κατηγορίας εξαιρετικά θερμού Δία, αυτή η μελέτη παρουσίασε επίσης στους αστρονόμους κάτι σαν μυστήριο. Για παράδειγμα, οι επιστήμονες πιστεύουν ότι πολλοί πλανήτες έχουν εξατμιστεί λόγω του ότι βρίσκονται σε μια στενή τροχιά με ένα φωτεινό αστέρι με τον ίδιο τρόπο που είναι το KELT-9b. Και, όπως δείχνει η μελέτη τους, η ακτινοβολία του αστεριού διασπά βαρέα μέταλλα μετάπτωσης όπως ο σίδηρος και το τιτάνιο.
Παρόλο που το KELT-9b είναι πιθανώς πολύ μεγάλο για να εξατμιστεί πλήρως, αυτή η νέα μελέτη καταδεικνύει τον ισχυρό αντίκτυπο που έχει η αστρική ακτινοβολία στη σύνθεση της ατμόσφαιρας ενός πλανήτη. Σε ψυχρότερους γίγαντες αερίου, στοιχεία όπως ο σίδηρος και το τιτάνιο πιστεύεται ότι έχουν τη μορφή αερίων οξειδίων ή σωματιδίων σκόνης, τα οποία είναι δύσκολο να ανιχνευθούν. Αλλά στην περίπτωση του KELT-9b, το γεγονός ότι αυτά τα στοιχεία είναι σε εξατομικευμένη μορφή τα καθιστά εξαιρετικά ανιχνεύσιμα.
Καλλιτεχνική εντύπωση ενός ηλιοβασιλέματος πάνω από το KELT-9b, όπου η ατμόσφαιρα του πλανήτη είναι αρκετά ζεστή ώστε να εξατμίζει βαρέα μέταλλα όπως ο σίδηρος και το τιτάνιο. Πίστωση και ©: Denis Bajram
Ως David Ehrenreich, ο κύριος ερευνητής με την ομάδα FOUR ACES της UNIGE και συν-συγγραφέας στη μελέτη, κατέληξε στο συμπέρασμα 'Αυτός ο πλανήτης είναι ένα μοναδικό εργαστήριο για την ανάλυση του τρόπου με τον οποίο μπορούν να εξελιχθούν οι ατμόσφαιρες υπό έντονη αστρική ακτινοβολία.' Κοιτάζοντας το μέλλον, η μελέτη της ομάδας προβλέπει επίσης ότι θα πρέπει να είναι δυνατή η παρατήρηση αέριου ατομικού σιδήρου στην ατμόσφαιρα του πλανήτη χρησιμοποιώντας τρέχοντα τηλεσκόπια.
Εν ολίγοις, οι αστρονόμοι δεν χρειάζεται να περιμένουν τηλεσκόπια επόμενης γενιάς για να μελετήσουν αυτό το μοναδικό πλανητικό εργαστήριο, το οποίο μπορεί να διδάξει στους αστρονόμους πολλά για τη διαδικασία σχηματισμού εξωπλανητών. Και μαθαίνοντας περισσότερα για το σχηματισμό γιγάντων αερίων σε άλλα αστρικά συστήματα, οι αστρονόμοι είναι πιθανό να αποκτήσουν ζωτικές ενδείξεις για το πώς σχηματίστηκε και εξελίχθηκε το δικό μας ηλιακό σύστημα.
Ποιός ξέρει? Ίσως ο δικός μας Δίας να ήταν ζεστός κάποτε και να έχασε μάζα πριν μεταναστεύσει στην τρέχουσα θέση του. Ή ίσως ο Ερμής είναι το καμένο φλοιό ενός άλλοτε γιγάντιου πλανήτη που έχασε τα αέρια στρώματά του. Όπως μας διδάσκει η μελέτη των εξωπλανητών, τέτοια περίεργα πράγματα είναι γνωστό ότι συμβαίνουν σε αυτό το Σύμπαν!
Περαιτέρω ανάγνωση: Πανεπιστήμιο της Γενεύης , Φύση