Astronomen vinden titaniumoxide en verschillende metalen in de atmosfeer van WASP-189b

De temperatuur van de atmosfeer van een planeet neemt af met toenemende hoogte, tenzij er een kortegolfabsorbeerder bestaat die een temperatuurinversie kan veroorzaken. In de atmosfeer van de Aarde heeft ozon deze rol. In de atmosferen van sterke bestraalde exoplaneten zijn de kortegolfabsorbeerders naar verwachting titaniumoxide en vanadiumoxide. Met behulp van transmissiespectroscopie met hoge resolutie hebben astronomen nu titaniumoxide gedetecteerd in de atmosfeer van de ultrahete Jupiter WASP-189b. Bovendien hebben ze metalen gedetecteerd waaronder neutraal en enkelvoudig geïoniseerd ijzer en titanium, evenals chroom, magnesium, vanadium en mangaan.

Artist impression van een "hete Jupiter"
Artist impression van een gasplaneet die extreem dichtbij om zijn ster draait. Deze gasplaneten worden “hete Jupiters” genoemd. Credit: NASA/JPL-Caltech

WASP-189 is een ster die ongeveer 322 lichtjaar van de Aarde is verwijderd in de richting van het sterrenbeeld Weegschaal – Libra. Het is een ster van spectraalklasse A die ongeveer 730 miljoen jaar oud is. De ster is ook bekend als HD 133112 en is groter en meer dan 2000 °C heter dan de Zon. De ster straalt daardoor met een blauwe kleur.

De exoplaneet WASP-189b werd in 2018 met behulp van de transitiemethode gevonden en heeft een straal van ongeveer 1,6 keer de straal van Jupiter. De planeet bevindt zich 20 keer dichter bij zijn ster dan de Aarde tot de Zon en draait er in slechts 2,7 dagen omheen.

Als gevolg van de nabijheid tot de ster heeft de planeet een oppervlaktetemperatuur van ongeveer 2400 °C. het is een van de helderste transiterende exoplaneten die astronomen kennen en is daardoor echt geschikt voor spectroscopisch onderzoek van zijn atmosfeer.

Dankzij uitgebreide fotometrische waarnemingen met CHEOPS is het systeem goed gekarakteriseerd. Ook de baan parameters zijn goed bekend.

De astronomen hebben het spectrum van WASP-189b waargenomen tijdens drie transitiegebeurtenissen met de High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher (HARPS) spectrograaf gekoppeld aan de 3,6 meter telescoop van de ESO in Chili.

De onderzoekers bepaalden het licht dat van de gastster van de planeet afkomt en door de atmosfeer van de planeet gaat. De gassen in de atmosfeer absorberen een deel van het sterlicht, verglijkbaar met ozon dat een deel van het zonlicht in de atmosfeer van de Aarde absorbeert, en laten daardoor een karakteristieke vingerafdruk achter. Met behulp van HARPS konden de astronomen de bijbehorende stoffen identificeren.

De gassen die hun vingerafdrukken in de atmosfeer van WASP-189b achterlieten waren ijzer, chroom, vanadium, magnesium en mangaan.

Ook konden de astronomen titaniumoxide in de atmosfeer van WASP-189b identificeren. Titanium absorbeert straling met korte golven zoals ultraviolette straling.

De detectie ervan zou daarom kunnen wijzen op een laag in de atmosfeer van WASP-189b die op dezelfde manier interacteert met de stellaire straling als de ozonlaag op Aarde doet. De onderzoekers zagen dat de “vingerafdrukken” van de verschillende gassen enigszins veranderd waren in vergelijking met hun verwachtingen. Ze denken dat sterke winden en andere processen deze veranderingen kunnen veroorzaken.

En omdat de vingerafdrukken van verschillende gassen op verschillende manieren zijn veranderd denken ze dat dit erop wijst dat ze in verschillende lagen voorkomen, vergelijkbaar met hoe de vingerafdrukken van waterdamp en ozon op Aarde er anders zouden uitzien, veranderd van een afstand, omdat ze meestal voorkomen in verschillende atmosferische lagen.

De resultaten werden gepubliceerd in het tijdschrift Nature Astronomy.

Artikel: B. Prinoth et al. Titanium oxide and chemical inhomogeneity in the atmosphere of the exoplanet WASP-189b. Nat Astron, published online January 27, 2022; doi: 10.1038/s41550-021-01581-z

Eerste publicatie: 30 januari 2022
Bron: Sci-News