Een nieuwe studie onder leiding van wetenschappers van het Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) onthult dat de gigantische exoplaneet WASP-69b een komeetachtige staart draagt ​​die bestaat uit heliumdeeltjes die uit zijn zwaartekrachtveld ontsnappen en voortgestuwd worden door de ultraviolette straling van zijn ster. De resultaten van dit werk worden vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap .

Om de atmosfeer van de gigantische exoplaneet WASP-69b te detecteren, de wetenschappers gebruikten het CARMENES-instrument, die is geïnstalleerd op de 3,5-meter telescoop van het Calar Alto Observatorium (gelegen in Almería, Spanje). Deze spectrograaf bestrijkt tegelijkertijd het zichtbare golflengtebereik en het nabij-infrarood met een hoge spectrale resolutie. Dit heeft het mogelijk gemaakt om de samenstelling van de atmosfeer van deze exoplaneet te onthullen en conclusies te trekken over de snelheid van de heliumdeeltjes die het zwaartekrachtsveld van de planeet verlaten en de lengte van de staart die ze produceren.

De planeet werd waargenomen tijdens een transit, toen het voor zijn gastster langs ging. Tijdens dit evenement, de planeet en zijn atmosfeer verduisteren een deel van het sterlicht. "We hebben een sterker en langduriger dimmen van het sterlicht waargenomen in een gebied van het spectrum waar heliumgas licht absorbeert, " zegt Lisa Normann, een onderzoeker bij de IAC en hoofdauteur van het artikel dat vandaag in het tijdschrift is gepubliceerd Wetenschap . "De langere duur van deze absorptie stelt ons in staat om de aanwezigheid van een staart af te leiden, " zij voegt toe.

Maar dit is niet het enige resultaat dat in het artikel wordt beschreven. De auteurs hebben ook vier andere planeten op een vergelijkbare manier geanalyseerd. Dit zijn de hete exoplaneten HD 189733b en HD 209458b, die een massa hebben die vergelijkbaar is met die van Jupiter, de extreem hete reuzenplaneet KELT-9b en de warme exoplaneet GJ 436b ter grootte van Neptunus. De analyse toont geen uitgebreide helium-exospheres rond de laatste drie planeten, die eerdere theoretische voorspellingen tart. De hete Jupiter HD 189733b, anderzijds, onthult een duidelijk signaal van het absorberen van helium, hoewel hier, de heliumomhulling is compacter en vormt geen staart.

Het team onderzocht ook de gaststerren van de vijf exoplaneten met behulp van gegevens van de Multi-Mirror X-Ray Mission (ESA XMM-Newton) van de European Space Agency. Ze ontdekten helium in de atmosferen van die planeten die de grootste hoeveelheid röntgenstraling en extreem ultraviolette straling van hun gastheersterren ontvangen. "Dit is een eerste grote stap om erachter te komen hoe de atmosferen van exoplaneten in de loop van de tijd evolueren, en waar de verdeling van massa's en stralen van de waargenomen populatie van superaarde en mini-Neptunus-planeten het gevolg van zou kunnen zijn, " zegt Enric Pallé, IAC-onderzoeker en co-auteur van de publicatie.

De resultaten van dergelijke studies zouden kunnen bevestigen dat extreme straling van de gastster de gasvormige omhulling van reuzenplaneten (vergelijkbaar met Jupiter of Neptunus) kan strippen en ze kan veranderen in rotsachtige planeten met dichtheden die vergelijkbaar zijn met die van Venus of de aarde. "Vroeger, studies van atmosferische ontsnapping, zoals degene die we hebben gezien in WASP-69b, waren gebaseerd op waarnemingen vanuit de ruimte van waterstof in het verre ultraviolet, een spectraal gebied met zeer beperkte toegang en sterk beïnvloed door interstellaire absorptie, " zegt Michael Salz, een onderzoeker aan de Universiteit van Hamburg en eerste auteur van een begeleidende publicatie door hetzelfde team, die zich richt op de details van de detectie in HD 189733b die in het tijdschrift zal worden gepubliceerd Astronomie en astrofysica . "Onze resultaten laten zien dat helium een ​​veelbelovende nieuwe tracer is om atmosferische ontsnapping in exoplaneten te bestuderen."

Deze nieuwe onderzoekslijn stelt de gemeenschap van onderzoekers die gespecialiseerd zijn in het karakteriseren van exoplaneetatmosferen in staat om de verdampingsprocessen in een grote steekproef van planeten te vergelijken en vragen te beantwoorden zoals of planeten met ultrakorte omlooptijden eigenlijk de verdampte kernen zijn van oude hete Jupiters .

Het CARMENES-instrument is ontwikkeld door een consortium van elf Spaanse en Duitse instellingen, inclusief de IAC. Het werd ontworpen om te zoeken naar aardse planeten in de bewoonbare zone van M-sterren, het gebied rond een ster waar de omstandigheden het bestaan ​​van vloeibaar water mogelijk maken. De vandaag gepubliceerde resultaten tonen het vermogen van het instrument aan om een ​​significante bijdrage te leveren aan het onderzoeksveld van de exoplaneetatmosfeer.