Webb-Teleskop kartiert asymmetrische Atmosphäre eines Riesenplaneten

Astronomen modellieren ferne Planeten üblicherweise als perfekte Kreise. Ein Team unter der Leitung der Cornell University und der University of Bristol hat nun erstmals Daten des James Webb Space Telescope der NASA genutzt, um die unebene Kontur der Atmosphäre eines Planeten zu vermessen. Bei dem Planeten handelt es sich um den heißen Jupiter WASP-17b, der einen etwa 1 300 Lichtjahre von der Erde entfernten Stern umkreist. Seine Atmosphäre erweist sich als annähernd kreisförmig, aber asymmetrisch, wobei eine Seite weiter nach außen gewölbt ist als die andere.bristol+1

Die Studie mit dem Titel "A Spatial Map of the Atmospheric Limb of a Hot Jupiter" wurde am 14. Oktober in Nature Astronomy veröffentlicht. Erstautorin ist Lili Alderson, eine Klarman Postdoctoral Fellow in Cornell. Cornell beschrieb die Form als "leicht eiförmig", und das Team erklärt, dass der Planet nun als Referenzpunkt für den Vergleich der bisher mehr als 6 000 bestätigten Exoplaneten dienen kann.eurekalert+1

Kartierung des atmosphärischen Randes

Die Methode, genannt Transmissionsstränge, wurde in Bristol von den Astrophysikern David Grant und Hannah Wakeford entwickelt. Sie ist auch als Transitkartierung bekannt. Sie verfolgt den Planeten, während er vor seinem Stern vorbeizieht, und zeichnet das Sternenlicht auf, das aus verschiedenen Winkeln durch den äußeren Rand, den sogenannten Limb, des Planeten gefiltert wird. Ältere Methoden bilden einen Durchschnittswert eines Spektrums über den gesamten Rand hinweg.eurekalert+1

"Wir sind in der Lage, um den Rand herumzugehen. Wir sind also von einem Ring dazu übergegangen, zu verstehen, wo auf dem Ring sich sozusagen die Edelsteine befinden", sagte Alderson.miragenews

Laut dem Artikel kombinierte das Team Transitbeobachtungen von drei Webb-Instrumenten, die Wellenlängen von 0,6 bis 12 Mikron abdecken. Es ist das erste Mal, dass die Atmosphäre eines Exoplaneten von seinem Äquator bis zu seinen Polen kartiert wurde.arxiv

Winde blähen die Abendseite auf

Die Ausbuchtung befindet sich auf der "Abendseite" des Äquators des Planeten, genau dort, wo die Theorie sie vermutete. Auf dieser Seite transportieren Jetstreams Wärme von der Seite, die immer dem Stern zugewandt ist, zur Seite in der permanenten Dunkelheit, wodurch sich das warme Gas ausdehnt. Die kühlere "Morgenseite" bleibt kompakter. Der Artikel schätzt die Temperatur der Abendseite auf etwa 1 522 Kelvin und die der Morgenseite auf etwa 858 Kelvin, was einer Differenz von etwa 650 Kelvin entspricht. Alderson sagte, das Ergebnis sei "ziemlich genau das, was wir erwartet hatten". Sie fügte hinzu, dass Wasser und Kohlendioxid in ziemlich konsistenten Mengen entlang des gesamten Randes vorhanden seien.bristol+2

Die Forscher schreiben, dies sei das erste Mal, dass die Atmosphäre eines Exoplaneten sowohl während eines Transits als auch mittels Emissionskartierung (Finsternis) kartiert wurde. Die Daten stammten aus dem TST DREAMS Guaranteed Time Observations-Programm von Webb, das die Cornell-Astronomin Nikole Lewis als leitende Wissenschaftlerin koordiniert.arxiv+1

Das Team sagt, die Technik beginne nun, Unterschiede zwischen den Breitengraden zu erfassen, ein erster Schritt zur Kartierung von Wetter auf anderen Planeten. "Planeten sind temperamentvoll, ihre Atmosphären komplex und chaotisch", sagte Wakeford. "Die Tatsache, dass all diese Zahlen zusammenkamen und uns dieses sehr strukturierte, dynamische Bild dieser gigantischen Welt in über 1 000 Lichtjahren Entfernung zeigten, war einfach wirklich aufregend".miragenews+1