Het regent ijzer op de hete exoplaneet WASP-76b

het regent ijzer op exoplaneet WASP-76b
Deze afbeelding toont de nachtzijde van de exoplaneet WASP-76b. Links in de afbeelding zien we de avondgrens van de exoplaneet; dit is de overgang van dag naar nacht. Credit: M. Kornmesser/ESO

WASP-76b is een grote gasplaneet die om de ster WASP-76 draait. Deze ster bevindt zich op een afstand van ongeveer 640 lichtjaar van de Aarde in het sterrenbeeld Vissen – Pisces. Aan de dagzijde van de planeet stijgt de temperatuur tot boven de 2400 °C. dat is hoog genoeg om metalen te verdampen. Sterke winden voeren ijzerdampen naar de koelere nachtzijde waar het in de vorm van  ijzerdruppels weer condenseert.

WASP-76b draait in een gebonden rotatie om zijn ster heen. Dit betekent dat de planeet altijd met dezelfde zijde naar de ster toe is gericht. Ook onze Maan draait in een gebonden rotatie om de Aarde heen.

Aan de dagzijde ontvangt de planeet duizenden keren meer straling van zijn ster dan de Aarde ontvangt van de Zon. Het is er zo heet dat moleculen er uiteenvallen in atomen en metalen zoals ijzer in de atmosfeer kunnen verdampen.

De enorme temperatuurverschillen tussen de dag- en de nachtzijde leiden tot heftige winden die ijzerdampen van de ultra hete dagzijde naar de koelere nachtzijde brengen. Aan de nachtzijde is het ongeveer 1500 °C.

WASP-76b heeft niet alleen verschillende dag-nachttemperaturen. Ook  de chemie verschilt tussen de dag- en de nachtzijde.

Volgens professor Ehrenreich van de universiteit van Genève zou je kunnen zeggen dat het op de planeet iedere avond regenachtig wordt. Het regent er alleen dan wel ijzer. Dit vreemde fenomeen kan alleen optreden omdat de planeet altijd met dezelfde zijde naar zijn ster toe is gericht. De tegenoverliggende nachtzijde is altijd in het donker gehuld.

Ehrenreich en zijn collega’s maakten gebruik van het ESPRESSO instrument (Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and STable Spectroscopic Observations) gekoppeld aan de Very Large Telescope van de ESO in Chili om de chemische variaties op WASP-76b te bestuderen..

Ze vonden een sterk signaal van ijzerdamp op de grens van de dag- en de nachtzijde van de planeet. Verrassend genoeg vonden ze geen ijzerdamp in de ochtend. De verklaring hiervoor is dat het ijzer regent op de nachtzijde van deze extreme exoplaneet.

De waarnemingen tonen aan dat ijzerdamp veel voorkomt in de atmosfeer van de hete dagzijde van WASP-76b. Een fractie van dit ijzer wordt aan  de nachtzijde in de atmosfeer geïnjecteerd. Dat komt door de draaiing van de planeet en de winden in de atmosfeer. Het ijzer komt er in een veel koelere omgeving met als gevolg condensatie en regen.

Het onderzoek werd op 11 maart 2020 gepubliceerd in het tijdschrift Nature.

Artikel: D. Ehrenreich et al. Nightside condensation of iron in an ultrahot giant exoplanet. Nature

 

Eerste publicatie: 14 maart 2020
Bron: ESO en anderen