Wetenschappers ontdekken voor het eerst waterstofsulfide buiten ons zonnestelsel op een planeet met glazige regen

Abonneer u op de Wonder Theory-nieuwsbrief van CNN. Verken het universum met nieuws over fascinerende ontdekkingen, wetenschappelijke vooruitgang en meer.

CNN
—

Een exoplaneet ter grootte van Jupiter heeft astronomen al lang geïntrigeerd met zijn verzengende temperaturen, sterke wind en zijwaartse glasregen. Nu hebben gegevens van de James Webb Space Telescope een ander interessant kenmerk van deze planeet onthuld, bekend als… HD189733B:Het ruikt naar rotte eieren.

Onderzoekers die de atmosfeer van planeet HD 189733b bestudeerden, gebruikten de waarnemingen van Webb om sporen van waterstofsulfide te detecteren – een kleurloos gas dat een sterke zwavelachtige geur afgeeft en nog nooit eerder buiten ons zonnestelsel is gedetecteerd. Deze ontdekking draagt ​​bij aan het vergroten van wat bekend is over de mogelijke samenstelling van exoplaneten.

De bevindingen, samengesteld door een multi-institutioneel team, werden maandag in het tijdschrift gepubliceerd natuur.

Wetenschappers ontdekten HD 189733b voor het eerst in 2005 en identificeerden de gasreuzenplaneet later als een ‘hete Jupiter’ – een planeet met een vergelijkbare chemische samenstelling als Jupiter, de grootste planeet in ons zonnestelsel, maar met hogere temperaturen. HD 189733b, gelegen op slechts 64 lichtjaar van de aarde, is de dichtstbijzijnde hete Jupiter die astronomen kunnen bestuderen terwijl de planeet voor zijn ster langs beweegt. Om deze reden is het een van de meest bestudeerde exoplaneten.

“HD 189733 b is niet alleen een gasreus, het is ook een ‘reus’ op het gebied van exoplaneten, omdat het een van de eerste transiterende exoplaneten is die ontdekt zijn”, zegt Guangwei Fu, hoofdauteur van het onderzoek en astrofysicus aan de Johns Hopkins Universiteit. , zei in een e-mail überhaupt ontdekt. “Het is het steunpunt van een groot deel van ons begrip van de chemie en atmosferische fysica van exoplaneten.”

De planeet is ongeveer 10% groter dan Jupiter, maar hij is veel heter omdat hij ongeveer 13 keer dichter bij zijn ster staat dan Mercurius bij onze zon. Fu zei dat planeet HD 189733b slechts twee aardse dagen nodig heeft om één baan rond zijn ster te voltooien.

Deze nabijheid tot de ster geeft de planeet een verzengende gemiddelde temperatuur van 1700 graden Fahrenheit (926 graden Celsius) en sterke winden die Glasachtige silicaatdeeltjes vallen zijwaarts Vanuit hoge wolken rondom de planeet met een snelheid van 5.000 mijl per uur (8.046 kilometer per uur).

Toen astronomen besloten de Webb-telescoop te gebruiken om de planeet te bestuderen om te zien wat infrarood licht, dat onzichtbaar is voor het menselijk oog, zou kunnen onthullen in de atmosfeer van HD 189733b, stonden ze voor een verrassing.

Waterstofsulfide is aanwezig op Jupiter en er werd verwacht dat het zou worden aangetroffen op gasgigantische exoplaneten, maar bewijs van het bestaan ​​van het molecuul is buiten ons zonnestelsel ongrijpbaar gebleven, zei Fu.

“Waterstofsulfide is een van de belangrijkste opslagplaatsen van zwavel in de atmosfeer van planeten,” zegt Fu. “Dankzij de hoge resolutie en infraroodmogelijkheden van de Webb-telescoop kunnen we voor het eerst waterstofsulfide detecteren op exoplaneten, wat een nieuw spectroscopisch venster opent. om de chemie van zwavel in de atmosfeer te bestuderen.” “Dit helpt ons te begrijpen waaruit exoplaneten zijn gemaakt en hoe ze zijn ontstaan.”

Bovendien ontdekte het team de aanwezigheid van water, kooldioxide en koolmonoxide in de atmosfeer van de planeet, zei Fu – wat betekent dat deze moleculen veel voorkomen in andere gasgigantische exoplaneten.

Hoewel astronomen vanwege de hoge temperaturen niet verwachten dat er leven zal bestaan ​​op planeet HD 189733b, werpt de ontdekking van een bouwsteen zoals zwavel op een exoplaneet licht op de vorming van planeten, zei Fu.

“Zwavel is een essentieel element voor het bouwen van complexere moleculen, en net als koolstof, stikstof, zuurstof en fosfaat moeten wetenschappers het verder bestuderen om volledig te begrijpen hoe planeten ontstaan ​​en waaruit ze zijn gemaakt,” zei Fu.

Moleculen met duidelijke geuren, zoals ammoniak, zijn ontdekt in de atmosfeer van andere exoplaneten.

Maar de mogelijkheden van Webb stellen wetenschappers in staat specifieke chemicaliën in de atmosfeer rond exoplaneten gedetailleerder te identificeren dan voorheen.

In ons zonnestelsel bevatten ijsreuzenplaneten zoals Neptunus en Uranus, hoewel ze over het algemeen minder zwaar zijn, meer metaal dan de gasreuzen Jupiter en Saturnus, de grootste planeten, wat erop wijst dat er mogelijk een verband bestaat tussen het metaalgehalte en de massa.

Astronomen geloven dat een grotere hoeveelheid ijs, rotsen en metalen – in plaats van gassen zoals waterstof en helium – hebben deelgenomen aan de vorming van Neptunus en Uranus.

Uit de gegevens van Webb bleek ook dat de niveaus van zware metalen op HD 189733b vergelijkbaar zijn met die op Jupiter.

“Nu hebben we deze nieuwe meting om aan te tonen dat metaalconcentraties (op de planeet) feitelijk een heel belangrijk steunpunt vormden voor deze studie van hoe de samenstelling van de planeet verandert met zijn massa en straal”, zei Fu. “De resultaten ondersteunen ons begrip van hoe planeten ontstaan ​​door steviger materiaal te creëren na de vorming van de primaire kern en dit vervolgens op natuurlijke wijze te verbeteren met zware metalen.”

Nu gaat het team op zoek naar sporen van zwavel op andere exoplaneten, en bepalen of hoge concentraties van de verbinding invloed hebben op hoe dicht sommige planeten zich hebben gevormd ten opzichte van hun gaststerren.

“HD 189733b is een referentieplaneet, maar vertegenwoordigt slechts één datapunt,” zei Fu. “Net zoals individuele mensen unieke kenmerken vertonen, volgt ons collectieve gedrag duidelijke trends en patronen. Nu er meer datasets van WEP komen, willen we begrijpen hoe planeten vormen en of “Ons zonnestelsel uniek is in de Melkweg.”