NASA:s Hubble-teleskop har upptäckt en exoplanet som nästan inte reflekterar ljus – vilket gör att den ser kolsvart ut.
Exoplaneten i fråga kallas WASP-12b och den kretsar runt en solliknande stjärna (WASP-12a) 1 400 ljusår från jorden. Sedan den upptäcktes 2008 har exoplaneten blivit en av de bäst studerade och mest insiktsfulla exoplaneterna någonsin, och dessa senaste upptäckter lägger till vad astronomer vet om avlägsna världar.
Särskilt WASP-12b-studien kastar nytt ljus (ursäkta ordleken) på hur atmosfären runt WASP-12b är, och hur den kan jämföras med andra exoplaneter av liknande storlek. Resultaten står också i skarp kontrast till andra observationer som setts runt exoplaneter av liknande storlek, vilket betyder att astronomer kan utöka sin kunskap om kroppar utanför solsystemet.
Upptäckten gjordes med hjälp av Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) på NASA/ESA rymdteleskop Hubble, av ett internationellt team från McGill University och University of Exeter. Forskarna använde teleskopet för att mäta vad som kallas en albedo för att avslöja hur mycket ljus exoplaneten WASP-12b reflekterade under en förmörkelse i oktober 2016. Det var när planeten var nära fullfas och passerade bakom sin stjärna, vilket gjorde det till den perfekta tiden att bestämma albedot eftersom det innebar att direkt mäta mängden ljus som reflekteras.
Detta krävde dock en precision som är tio gånger större än traditionella transitobservationer, vilket är en av Hubble Space Telescopes Imaging Spectrographs styrkor, som låter forskare mäta albedon för WASP-12b vid olika våglängder.
WASP-12b har en radie nästan dubbelt så stor som Jupiter och ett år på planeten varar lite längre än ett dygn på jorden. Som sådan är WASP-12b kategoriserad som en ”het Jupiter”. Eftersom WASP-12b är så nära sin stjärna, sägs gravitationskraften hos WASP-12a ha ”sträckt ut” WASP-12b till en äggform och höjt temperaturen på dess dagsljussida till 2 600 grader Celsius.
Denna höga temperatur är den mest troliga förklaringen till WASP-12bs låga albedo. ”Det finns andra heta Jupiters som har visat sig vara anmärkningsvärt svarta, men de är mycket svalare än WASP-12b. För dessa planeter föreslås det att saker som moln och alkalimetaller är orsaken till absorptionen av ljus, men de fungerar inte för WASP-12b eftersom det är så otroligt varmt”, förklarar Bell.
Dagsljussidan av WASP-12b är så varm att moln inte kan bildas och alkalimetaller joniseras. Det är till och med tillräckligt varmt för att bryta upp vätemolekyler till atomärt väte vilket gör att atmosfären agerar mer som atmosfären hos en stjärna med låg massa än som en planetarisk atmosfär. Detta leder till exoplanetens låga albedo.
Resultaten var överraskande, enligt huvudförfattaren Taylor Bell från McGill University: ”Den uppmätta albedo för WASP-12b är som mest 0,064. Detta är ett extremt lågt värde, vilket gör planeten mörkare än färsk asfalt!” Detta gör WASP-12b två gånger mindre reflekterande än månens albedo på 0,12. Bell tillade: ”Den låga albedo visar att vi fortfarande har mycket att lära om WASP-12b och andra liknande exoplaneter.”
”Efter att vi mätt albedon jämförde vi den med spektrala modeller av tidigare föreslagna atmosfäriska modeller av WASP-12b”, förklarade medförfattaren Nikolay Nikolov från University of Exeter. ”Vi fann att uppgifterna inte matchar någon av de två för närvarande föreslagna modellerna.” De nya fynden indikerar att WASP-12bs atmosfär är gjord av atomärt väte och helium.
WASP-12b är bara den andra planeten som har spektralt upplösta albedo-mätningar, den första är HD 189733b. Medan HD 189733b har en djupblå färg, reflekterar WASP-12b inte ljus vid någon våglängd. WASP-12b avger dock ljus på grund av sin höga temperatur, vilket ger den en röd nyans som liknar en varmglödande metall.
”Det faktum att de två första exoplaneterna med uppmätt spektral albedo uppvisar betydande skillnader visar betydelsen av dessa typer av spektralobservationer och belyser den stora mångfalden bland heta Jupiters,” avslutade Bell.
