Barium gevonden in de atmosfeer van twee hete Jupiters
Barium is een chemisch element met het symbool Ba en atoomnummer 56. Het is het zwaarste element dat ooit in de atmosfeer van een exoplaneet is gevonden.
Exoplaneten heter dan 2000 Kelvin worden hete Jupiters genoemd en momenteel de meest gemakkelijk bereikbare laboratoria om de atmosferen van exoplaneten te bestuderen.
Hun grootte en grote atmosferische schaalhoogtes, gecombineerd met de nabijheid van hun moedersterren, maken ze aantrekkelijke doelen voor de studie van licht dat door planetaire atmosferen wordt doorgelaten.
Twee van de beste voorbeelden zijn WASP-76b en WASP-121b. Beide planeten zijn opgezwollen ultrahete Jupiters met banen korter dan twee dagen en evenwichtstemperaturen rond de 2500 Kelvin.
Dit geeft deze planeten nogal exotische kenmerken; in WASP-76b bijvoorbeeld vermoeden astronomen dat het ijzer regent.
Tomás Azevedo, een doctoraal student aan de Universiteit van Porto en het Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaco, en zijn collega’s waren verrast barium te vinden, dat 2,5 keer zwaarder is dan ijzer, in de bovenste atmosfeer van WASP-76b en WASP-121b.
Het was in of meer een toevallige ontdekking. De onderzoekers waren niet op zoek naar barium noch verwachtten ze dit element. Ze moesten een extra controle uitvoeren om te zien of dit element inderdaad afkomstig was van de planeet want het was nog nooit eerder waargenomen op een exoplaneet.
Het raadselachtige en contra-intuïtieve deel van de ontdekking is: waarom is er zo’n zwaar element in de bovenste lagen van de atmosfeer van deze planeten?
WASP-76b en WASP-121b werden waargenomen met de Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanet and Stable Spectroscopic Observation (ESPRESSO) aan de Very Large Telescope van de ESO.
Gezien de hoge zwaartekracht van de planeten wachtten de onderzoekers eigenlijk dat zware elementen zoals barium snel naar de onderste lagen van de atmosfeer zouden zakken.
Het feit dat barium is gevonden in de atmosfeer van WASP-76b en WASP-121b suggereert dat ultrahete Jupiters mogelijk nog vreemder zijn dan eerder werd gedacht.
Hoewel we af en toe barium in onze eigen lucht zien, als de schitterende groene kleur in vuurwerk, is de vraag voor wetenschappers welk natuurlijk proces ervoor kan zorgen dat dit zware element zich op zulke grote hoogtes in de atmosferen van deze exoplaneten bevindt. Op dit moment zijn de mechanismen nog onbekend.
De astronomen vonden ook kobalt en strontium en daarnaast overtuigend bewijs voor de aanwezigheid van titanium in de atmosfeer van WASP-121b.
Hun onderzoek werd de afgelopen week in het tijdschrift Astronomy & Astrophysics gepubliceerd.
Artikel: T. Azevedo Silva et al. 2022. Detection of barium in the atmospheres of the ultra-hot gas giants WASP-76b and WASP-121b. Together with new detections of Co and Sr+ on WASP-121b. A&A, in press; doi: 10.1051/0004-6361/202244489
Eerste publicatie: 14 oktober 2022
Bron: ESO