Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff
(Originalartikel unter www.cfa.harvard.edu)
NASA/JPL-Caltech
Ein heißer Jupiter ist ein Gasriesen-Exoplanet, der grob mit Jupiter in unserem Sonnensystem vergleichbar ist und seinen Heimatstern aber so eng umkreist (mit einer Umlaufzeit von weniger als ungefähr zehn Tagen), daß seine Atmosphäre auf Temperaturen von über tausend Kelvin aufgeheizt ist. Ein ultraheißer Jupiter (Ultra Hot Jupiter = UHJ) ist ein extrem heißer Jupiter, dessen Temperatur auf der Tagseite zweitausend Kelvin übertrifft. Ein Beispiel für einen UHJ ist KELT-9b, 2016 durch das erdbasierte Kilodegree Extremly Little Telescope entdeckt. Der Planet hat eine Masse von 2.9 Jupitermassen und umkreist seinen Heimatstern (ein A0/B9-Stern mit 2.3 Sonnenmassen) in 1.48 Tagen, was auf der Tagseite zu einer Temperatur von kolossalen 4600 Kelvin führt – mehr als 1500 K höher als die Atmosphäre des danach heißesten bekannten Planeten und nah bei der Oberflächentemperatur eines Sterns mit bescheidener Masse.
UHJs liegen in einem extremen Temperaturbereich, wo Moleküle aufgespalten werden und die Atmosphäre der Tagseite von atomarem Gas beherrscht wird. Vorausgegangene Beobachtungen von KELT-9b haben darauf schließen lassen, daß er eine ausgedehnte Atmosphäre, beherrscht von atomarem Wasserstoff, besitzt und tags sowie nachts Temperaturen aufweist, die annähernd vergleichbar sind als Ergebnis eines gut funktionierenden Transports von Wasserstoff um den Planeten. Die CfA-Astronomen Joseph Rodriguez, Dave Latham und Daniel Yahalomi waren in einem Team, das mit dem Satelliten TESS, in Verbindung mit Beobachtungen durch die IRAC-Kamera von Spitzer, KELT-9b untersuchte, um die Temperaturverteilung und Modelle zum Wärmetransport für diesen außergewöhnlichen Planeten zu verbessern. Sie bestimmten die am Tag herrschende Temperatur auf 4600 Kelvin und die nächtliche Temperatur auf 3040 Kelvin (beide mit einer Unsicherheit von nur 100 Kelvin) und, in Einklang mit diesem UHJ stehend, einen viel geringeren Temperaturunterschied zwischen Tag und Nacht als bei anderen Planeten. Ihre Ergebnisse bestätigen frühere Vermutungen, daß die Atmosphäre zur Nachtzeit aufgeheizt wird, da Wasserstoffatome sich verbinden, um molekularen Wasserstoff zu bilden und dabei die Wärme freisetzen, die überwiegend dafür verantwortlich ist, daß die Nachtseite so warm ist. Die sich ergebende Zusammensetzung der Atmosphäre weist annähernd gleiche Teile an atomarem wie molekularem Wasserstoff auf. Im Gegensatz zu früheren Vermutungen, daß die nächtliche Atmosphäre keine spektralen Merkmale aufweist, stellten die Wissenschaftler jedoch fest, daß sie beträchtliche spektrale Hinweise auf molekulare Absorptionslinien zeigen sollte. Nicht zuletzt kommen die Wissenschaftler zu dem Schluß, daß die hohen Temperaturen – sogar bei Nacht – die Bildung von Kondensationswolken ausschließen.
Literatur:
„Exploring the Atmospheric Dynamics of the Extreme Ultrahot Jupiter KELT-9b Using TESS Photometry“
Ian Wong et al.
The Astronomical Journal 160, 88, 2020
oder
arXiv:1910.01607v3 [astro-ph.EP] 30 Jul 2020
