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# Physik # Erd- und Planetenastrophysik

WASP-189 b: Der heisseste Planet, den wir kennen

Wissenschaftler entdecken Details über die extremen Winde und die Atmosphäre von WASP-189 b.

F. Lesjak, L. Nortmann, D. Cont, F. Yan, A. Reiners, N. Piskunov, A. Hatzes, L. Boldt-Christmas, S. Czesla, A. Lavail, E. Nagel, A. D. Rains, M. Rengel, U. Seemann, D. Shulyak

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WASP-189 b: Extreme WASP-189 b: Extreme Bedingungen Enthüllt aufgetaucht. die Atmosphäre von WASP-189 b sind Neue Erkenntnisse über die Winde und
Inhaltsverzeichnis

WASP-189 b ist ein faszinierender Ort. Stell dir einen Gasriesen vor, der so heiss ist, dass er einen Pizz ofen alt aussehen lässt! Dieser Planet umkreist seinen Stern ganz nah, was ihn zu einem typischen Beispiel für das macht, was Wissenschaftler als ultra-heissen Jupiter bezeichnen.

Was ist so besonders an WASP-189 b?

Zuerst, was macht diesen Planeten so besonders? Er erreicht Temperaturen über 2000 K! Zum Vergleich, das ist heisser als viele Sterne. Wegen der extremen Hitze denkt man, dass die Atmosphäre grösstenteils wolkenfrei ist, was es Wissenschaftlern ermöglicht, seine Merkmale im Detail zu studieren.

Typische heisse Jupiter wie WASP-189 b haben sehr starke Temperaturunterschiede zwischen Tag und Nacht. Das erzeugt super-schnelle Winde in der Atmosphäre. Stell dir die Winde vor, die wir auf der Erde während eines Sturms spüren, aber viel stärker und in Form von Jets oder Strömungen, die Materialien von einer Seite des Planeten zur anderen schieben.

Die Mission zur Untersuchung der Atmosphäre des Planeten

Um diese Winde besser zu verstehen, verwendeten Wissenschaftler ein spezielles Teleskop namens CRIRES, das für die Beobachtung des Universums in Infrarotlicht ausgelegt ist. Sie konzentrierten sich auf die Tagseite von WASP-189 b, um herauszufinden, was sie finden konnten.

Nachdem sie die Daten bereinigt hatten, indem sie unerwünschte Signale von Sternen entfernten, suchten die Wissenschaftler nach Anzeichen verschiedener Moleküle wie Kohlenmonoxid (CO) und Eisen (Fe) in der Atmosphäre des Planeten. Sie fanden starke Signale dieser Moleküle und konnten sogar berechnen, wie sich diese Gase unter den extremen Bedingungen des Planeten verhielten.

Die Bedeutung der Geschwindigkeit

Eine der interessanten Entdeckungen aus dieser Studie war die Geschwindigkeit der Winde. Sie entdeckten eine bemerkenswerte Veränderung in der Geschwindigkeit der nachverfolgten Signale von CO und Fe, was darauf hindeutet, dass Winde mit etwa 6 km/s über die Oberfläche des Planeten sausten. Das deutet auf schnell bewegte Tag-zu-Nacht-Winde hin, die Materialien von der hellen, sonnenbeschienenen Seite zur kühleren, dunklen Seite des Planeten transportieren.

Hochgeschwindigkeitswinde: Was bedeutet das?

Die Daten deuteten auf einen starken Tag-zu-Nacht-Wind hin, dessen Geschwindigkeit beeindruckend sein könnte, aber es gab nicht genügend Beweise für einen kräftigen äquatorialen Jet. Es ist ein bisschen so, als würde man ein wirklich schnelles Auto finden, aber nicht genug Daten haben, um zu behaupten, dass eine Rennstrecke beteiligt ist. Die Winde schienen verantwortlich für die Rotverschiebungen in den Daten zu sein, was passiert, wenn Licht in längere Wellenlängen gestreckt wird.

Die Geheimnisse des Planeten enthüllen

Durch die Analyse der Temperatur- und Druckmuster in der Atmosphäre konnten die Wissenschaftler ein Modell erstellen, wie sich die Atmosphäre verhält. Sie bemerkten ein umgekehrtes Temperatur-Druck-Profil, was bedeutet, dass die Temperaturen in höheren Höhen zunehmen, anstatt wie auf der Erde zu sinken.

Einfacher gesagt, je höher du in der Atmosphäre von WASP-189 b gehst, desto heisser wird's! Das klingt vielleicht ein bisschen seltsam, aber es ist ein Ergebnis der intensiven Hitze und Strahlung des nahen Sterns.

Die Chemie von WASP-189 b

Als Nächstes kam die Chemie dran. Basierend auf dem, was sie beobachteten, scheint es wahrscheinlich, dass der Planet ein Verhältnis von Kohlenstoff zu Sauerstoff (C/O) hat, das dem auf der Erde ähnelt. Sie fanden heraus, dass die Häufigkeit schwerer Elemente höher war als im Stern, um den er kreist. Das könnte bedeuten, dass der Planet durch die Ansammlung von eisigem Material aus dem äusseren Sonnensystem entstanden ist.

Im Bestreben, die vollständige Zusammensetzung der Atmosphäre zu ermitteln, suchten die Wissenschaftler nach anderen Elementen, die ihnen mehr über den Planeten erzählen könnten. Die Detektion anderer Moleküle wie Wasser war jedoch schwierig. Das könnte entweder bedeuten, dass sie fehlen oder einfach, dass die Bedingungen es schwer machen, sie zu finden.

Schlussfolgerungen über die Winde ziehen

Mit fortschreitender Studie wurde deutlich, dass die Winde eine entscheidende Rolle bei der Formung der beobachteten Signale spielten. Die Forscher arbeiteten daran, ein Modell zu entwickeln, das verschiedene Windmuster und deren Auswirkungen auf die beobachteten Spektren einbezog.

Sie stellten schliesslich fest, dass die Atmosphäre hauptsächlich von schnellen Tag-zu-Nacht-Winden beeinflusst wurde. Während der Einfluss des äquatorialen Jets viel schwächer war, konnten sie dennoch schliessen, dass starke Winde ein prägendes Merkmal der Atmosphäre von WASP-189 b waren.

Was kommt als Nächstes für WASP-189 b?

Die Reise hört hier nicht auf. Es gibt noch viele unbeantwortete Fragen. Wissenschaftler hoffen, weitere Beobachtungen durchzuführen, die einen breiteren Bereich der Umlaufbahn des Planeten abdecken. Durch das Sammeln weiterer Daten über die Zeit werden sie ein klareres Bild davon bekommen, wie sich die Atmosphäre verhält.

Die Kombination verschiedener Beobachtungsarten kann auch helfen, die Lücken zu schliessen. Zum Beispiel könnte die Betrachtung der Atmosphäre des Planeten aus verschiedenen Winkeln mehr über seine Dynamik und thermische Struktur enthüllen.

Zusammenfassung der Erkenntnisse

Um das Ganze abzuschliessen, hier ist, was wir über WASP-189 b gelernt haben:

  • Es ist einer der heissesten bekannten Planeten, was ihn zu einem spannenden Ziel für Wissenschaftler macht.
  • Die Winde in seiner Atmosphäre sind schnell, mit bemerkenswerten Tag-zu-Nacht-Strömungen und einem schwächeren äquatorialen Jet.
  • Die Temperatur und chemische Zusammensetzung verraten uns viel über seine einzigartige Atmosphäre.
  • Obwohl viel aufgedeckt wurde, gibt es noch mehr zu erkunden, und zukünftige Studien versprechen, ein Licht auf diesen faszinierenden Exoplaneten zu werfen.

Kurz gesagt, WASP-189 b ist wie ein heisser Sommertag, der verrückt spielt, und die Wissenschaftler fangen gerade erst an, sich auf die Reise zu begeben, um seine wilden Winde zu verstehen!

Originalquelle

Titel: Retrieving wind properties from the ultra-hot dayside of WASP-189b with CRIRES$^+$

Zusammenfassung: The extreme temperature gradients from day- to nightside in the atmospheres of hot Jupiters generate fast winds in the form of equatorial jets or day-to-night flows. Observations of blue-shifted and red-shifted signals in the transmission and dayside spectra of WASP-189b have sparked discussions about the nature of winds on this planet. To investigate the structure of winds in the atmosphere of the ultra-hot Jupiter WASP-189b, we studied its dayside emission spectrum with CRIRES$^+$ in the spectral K band. We used the cross-correlation method to detect emission signals of CO and Fe, and employed a Bayesian framework to retrieve the atmospheric parameters relating to the temperature-pressure structure and chemistry. The retrieval incorporated a numerical model of the line profile influenced by various dynamic effects to determine the wind structure. The cross-correlation signals of CO and Fe showed a velocity offset of ~6km/s, which could be caused by a fast day-to-night wind in the atmosphere of WASP-189b. The atmospheric retrieval showed that the line profile of the observed spectra is best fitted by the presence of a day-to-night wind of 4.4km/s, while the retrieved equatorial jet velocity of 1.0km/s is consistent with the absence of such a jet. Such a wind pattern is consistent with the observed line broadening and can explain the majority of the velocity offset, while uncertainties in the ephemerides and the effects of a hot spot could also contribute to this offset. We further retrieved an inverted temperature-pressure profile and determined the C/O ratio and metallicity. We showed that red-shifts of a few km/s in the dayside spectra could be explained by day-to-night winds. Further studies combining transmission and dayside observations could advance our understanding of WASP-189b's atmospheric circulation by improving the uncertainties in the velocity offset and wind parameters.

Autoren: F. Lesjak, L. Nortmann, D. Cont, F. Yan, A. Reiners, N. Piskunov, A. Hatzes, L. Boldt-Christmas, S. Czesla, A. Lavail, E. Nagel, A. D. Rains, M. Rengel, U. Seemann, D. Shulyak

Letzte Aktualisierung: 2024-11-29 00:00:00

Sprache: English

Quell-URL: https://arxiv.org/abs/2411.19662

Quell-PDF: https://arxiv.org/pdf/2411.19662

Lizenz: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Änderungen: Diese Zusammenfassung wurde mit Unterstützung von AI erstellt und kann Ungenauigkeiten enthalten. Genaue Informationen entnehmen Sie bitte den hier verlinkten Originaldokumenten.

Vielen Dank an arxiv für die Nutzung seiner Open-Access-Interoperabilität.

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