Astronomen van Penn State hebben de Hubble-ruimtetelescoop gebruikt om een ​​bloedhete reuzenplaneet buiten ons zonnestelsel te vinden waar de atmosfeer titaniumoxide "sneeuwt". Deze Hubble-waarnemingen zijn de eerste detecties van dit "snow-out"-proces, een "koude val" genoemd, " op een exoplaneet. Deze ontdekking, en andere waarnemingen van het Penn State-team, inzicht verschaffen in de complexiteit van het weer en de samenstelling van de atmosfeer op exoplaneten, en kan ooit nuttig zijn voor het meten van de bewoonbaarheid van planeten ter grootte van de aarde.

"Op veel manieren, de atmosferische studies die we nu doen op deze gasachtige 'hete Jupiter'-soorten planeten zijn testbanken voor hoe we atmosferische studies van terrestrische, Aardachtige planeten, " zei Thomas Beatty, assistent-onderzoeksprofessor astronomie aan Penn State en de hoofdauteur van de studie. "Meer informatie over de atmosferen van deze planeten en hoe ze werken, zal ons helpen wanneer we kleinere planeten bestuderen die moeilijker te zien zijn en meer gecompliceerde kenmerken in hun atmosferen hebben." De resultaten van het team zijn gepubliceerd in de uitgave van oktober 2017 van: Het astronomische tijdschrift .

Beatty's team richtte zich op de planeet Kepler-13Ab omdat het een van de heetste van de bekende exoplaneten is. De dagtemperatuur is bijna 5, 000 graden Fahrenheit. Kepler-13Ab is zo dicht bij zijn moederster dat het getijde is vergrendeld, dus de ene kant is altijd naar de ster gericht, terwijl de andere kant in permanente duisternis is. Het team ontdekte dat de sneeuwval met zonnebrandcrème alleen plaatsvindt aan de permanente nachtkant van de planeet. Elke bezoeker van deze exoplaneet zou wat van die zonnebrandcrème moeten opdrinken, omdat ze het niet aan de zinderende hete dagkant zullen vinden.

De astronomen gingen niet specifiek op zoek naar titaniumoxide. In plaats daarvan, hun studies onthulden dat de atmosfeer van deze gigantische planeet op grotere hoogte koeler is - wat verrassend was omdat het het tegenovergestelde is van wat er gebeurt op andere hete Jupiters. Titaanoxide in de atmosfeer van andere hete Jupiters absorbeert licht en straalt het opnieuw uit als warmte, waardoor de atmosfeer op grotere hoogte warmer wordt. Zelfs bij hun veel koudere temperaturen, de meeste gasreuzen van ons zonnestelsel hebben ook hogere temperaturen op grotere hoogten.

Geïntrigeerd door deze verrassende ontdekking, onderzoekers concludeerden dat de lichtabsorberende gasvorm van titaniumoxide is verwijderd van de dagzijde van de atmosfeer van planeet Kepler-13Ab. Zonder het titaniumoxidegas om inkomend sterrenlicht aan de dagzijde te absorberen, de atmosferische temperatuur daar wordt kouder met toenemende hoogte.

De astronomen suggereren dat krachtige winden op Kepler-13Ab het titaniumoxidegas ronddragen, het condenseert tot kristallijne vlokken die wolken vormen. De sterke oppervlaktezwaartekracht van Kepler-13Ab - zes keer groter dan die van Jupiter - trekt vervolgens de titaniumoxide-sneeuw uit de bovenste atmosfeer en houdt deze vast in de lagere atmosfeer aan de nachtzijde van de planeet.

"Begrijpen wat de klimaten van andere werelden bepaalt, is een van de grote puzzels van het afgelopen decennium geweest, " zei Jason Wright, universitair hoofddocent astronomie aan Penn State, en een van de co-auteurs van de studie. "Als we dit koudevalproces in actie zien, krijgen we een lang gezocht en belangrijk stukje van die puzzel."

De waarnemingen van het team bevestigen een theorie van enkele jaren geleden dat dit soort neerslag kan optreden op massieve, hete planeten met krachtige zwaartekracht. "Vermoedelijk, dit neerslagproces vindt plaats op de meeste van de waargenomen hete Jupiters, maar die gasreuzen hebben allemaal een lagere zwaartekracht dan Kepler-13Ab, " legde Beatty uit. "De titaniumoxide-sneeuw valt niet ver genoeg in die atmosferen, en dan wordt het teruggeveegd naar de warmere dagzijde, verdampt, en keert terug naar een gasvormige toestand."

De onderzoekers gebruikten Hubble's Wide Field Camera 3 om spectroscopische observaties uit te voeren van de atmosfeer van de exoplaneet in nabij-infrarood licht. Hubble deed de waarnemingen terwijl de verre wereld achter zijn ster reisde, een transitgebeurtenis die een secundaire zonsverduistering wordt genoemd. Dit type transit levert informatie op over de temperatuur van de componenten van de atmosfeer aan de dagzijde van de exoplaneet.

"Deze waarnemingen van Kepler-13Ab vertellen ons hoe condensaten en wolken zich vormen in de atmosfeer van zeer hete Jupiters, en hoe zwaartekracht de samenstelling van een atmosfeer zal beïnvloeden, ' legde Beatty uit. 'Als je naar deze planeten kijkt, je moet niet alleen weten hoe heet ze zijn, maar ook hoe hun zwaartekracht is."