Exoplanet kann metallreiche Atmosphäre haben

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Auf den ersten Blick ist GJ 1214b nur ein weiterer Teil der wachsenden Zahl der Super-Erde-Klasse der Exoplaneten. Ende letzten Jahres war GJ 1214b die erste Supererde, bei der ein Teil ihrer Atmosphäre nachgewiesen wurde, als Astronomen ihre Spektren mit Modellen verglichen, die eine breite Übereinstimmung mit dem vorhandenen Wasserdampf fanden. Neue Arbeiten, die vom selben Team durchgeführt werden, verfeinern die potenziellen Eigenschaften der Atmosphäre weiter.

Zuvor schlug das Team vor, dass ihre Beobachtungen möglicherweise zu zwei hypothetischen Planetenmodellen passen könnten. Im ersten Fall könnte der Planet mit Wasserstoff und Helium bedeckt sein, aber das Fehlen von Absorptionsmerkmalen in den Spektren der Atmosphäre deutete darauf hin, dass dies nicht der Fall war, wenn diese Schicht nicht von dicken Wolken verdeckt wurde. Aufgrund der verfügbaren Daten konnten sie diese Möglichkeit jedoch nicht endgültig ausschließen.

Das Team kombiniert seine alten Beobachtungen mit neueren vom MEarth-Observatorium und berichtet nun, dass es gelungen ist, dieses Szenario mit einem Vertrauen von 4,5 σ (über 99,99%) auszuschließen. Das Ergebnis ist, dass das verbleibende Modell höhere Mengen an „Metallen“ enthält (Astronomie bedeutet alle Elemente mit höheren Ordnungszahlen als Helium). Das Team unterstützt auch weiterhin seine frühere Schlussfolgerung, dass die Atmosphäre höchstwahrscheinlich mindestens 10 Vol .-% Wasserdampf enthält, und gibt dies mit einem Vertrauen von 3 σ (oder 99,7%) an, das auf den neuen Beobachtungen basiert. Während Wasserdampf den Eindruck erweckt, ein einladender Ort für einen tropischen Dschungel zu sein, sagt das Team voraus, dass der nahe umlaufende Planet eine Temperatur von 535 Grad Fahrenheit haben wird.

Während diese Ergebnisse interessante Geschichten über die Atmosphäre sind, kann die Verbreitung derart schwerer Elemente auch Informationen über die Struktur und Geschichte des Planeten selbst liefern. Modelle der Planetenatmosphäre legen nahe, dass es für Planeten mit der für GJ 1214b erwarteten Masse und Temperatur zwei primäre Formationsszenarien gibt. Im ersten Fall wird die Atmosphäre während der Entstehung des Planeten direkt angereichert. Dies würde jedoch auf eine wasserstoffreiche Atmosphäre hinweisen und wurde ausgeschlossen. Das zweite ist, dass sich der Planet weiter draußen jenseits der „Schneegrenze“ als eisiger Körper gebildet hat, sich aber nach der Bildung eingezogen hat und die Atmosphäre aus sublimiertem Eis erzeugt hat.

Obwohl außerhalb des Rahmens ihrer atmosphärischen Forschung, nutzte das Team auch das Timing der Transite, um nach Wackelbewegungen in der Umlaufbahn zu suchen, die durch zusätzliche Planeten im System verursacht werden könnten. Letztendlich wurden keine entdeckt.

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