Kalojen tähtikuviossa kuuma Jupiter sijaitsee 640 valovuoden päässä Maasta.
Kaasujätti WASP-76b kiertää tähtensä huimaavalla, vain 1,8 päivän kiertoradalla ja yli 2400 celsiusasteen lämpötiloissa – tarpeeksi kuumana höyrystämään rautaa.
Mutta kun päivä muuttuu yöksi, lämpötila laskee tarpeeksi nopeasti, jotta rautahöyry tiivistyy jälleen paahtavaksi nesteeksi, joka sitten virtaa planeetan sisäosiin.
“Voimme sanoa, että tällä planeetalla sataa illalla, rautaa sataa”, sanoi astrofyysikko David Ehrenreich Geneven yliopistosta Sveitsistä.
WASP-76b-planeetta, joka ilmoitettiin vuonna 2016, on eräänlainen planeetta, joka tunnetaan nimellä kuuma Jupiter. Se on hieman pienempi kuin Jupiterin massa, mutta paisunut ja 'pörröisempi', noin 1,8 kertaa Jupiterin kokoinen.
Se sijaitsee viiden miljoonan kilometrin päässä tähdestään, joka on suurempi ja kuumempi kuin Auringomme – 1,5 kertaa Auringon massa, 1,8 kertaa kuumempi, lämpötilan ollessa noin 6055 astetta (aurinko on 5504 celsiusastetta).
Siten planeetta on paitsi alttiina paahtavalle säteilylle, tuhansia kertoja korkeammalle kuin maapallon auringon säteily, mutta myös vuorovesi sidottu. Tällöin kiertävän kehon toinen puoli on aina kohti kohdetta, jonka ympäri se pyörii – läheisenä esimerkkinä kuu on sidottu maaperään.
WASP-76b: n tapauksessa tämä tarkoittaa, että toinen puoli on iankaikkisessa päivässä ja toinen ikuisessa yössä, ja niiden välillä on merkittävä lämpötilaero. Päiväpuolella 2400 astetta ja yöllä noin 1500 astetta.
Se ei ole koskaan kuumin eksoplaneetta – tätä koronaa käyttää KELT-9b, eksoplaneetta, joka on niin kuuma, että se kirjaimellisesti haihtuu – mutta mittakaavassa se on ehdottomasti suurempi.
Simulaatiot viittaavat siihen, että WASP-76b: n kaltaisilla planeetoilla äärimmäisten lämpötilaerojen tulisi aiheuttaa voimakkaita tuulia. Tämän ja planeetan pyörimisen tulisi työntää rautahöyryä planeetan ympärille, ja päivän puolella olevien atomien tulisi yhdistyä molekyyleiksi yön puolella.
Tätä odotusta tukevaa näyttöä – kuten kemiallista gradienttia – ei kuitenkaan ole saatu. Joten Ehrenreich ja hänen tiiminsä päättivät tarkastella sitä tarkemmin. Erityisesti he halusivat tutkia terminaattoreita – yön ja päivän välisiä linjoja – selvittääkseen, osoittavatko he epäsymmetristä kemiaa. Tämä tukisi myös metallisade-teoriaa.
He käyttivät hyvin hajautettua spektroskopiaa analysoidakseen valoa planeetan reunalla ja etsivät spektristä allekirjoituksia, jotka osoittavat, että elementti estää osan valosta. Ja he löysivät heidät. Iltaterminaalissa – rajalla, josta päivä muuttuu yöksi – he löysivät vahvan rautahöyryn allekirjoituksen.
Aamuterminaalissa – rajalla, josta yö muuttuu päiväksi – tämä allekirjoitus puuttui. Tämä on melko vahva todiste rautasateen tueksi, koska nestemäinen rauta on vakain korkean lämpötilan rautakondensaatti.
“Havainnot osoittavat, että WASP-76b: n kuumana päivänä ilmapiiri sisältää paljon rautahöyryä”, sanoo astrofyysikko Maria Rosa Zapatero Osorio Espanjan astrobiologiakeskuksesta.
Osa tästä raudasta ruiskutetaan yön puolelle planeetan pyörimisen ja ilmakehän tuulen vaikutuksesta. Siellä rauta kohtaa paljon viileämmän ympäristön, tiivistyy ja sataa. '
Sitten, koska rauta on pudonnut ilmakehän yläosasta, se ei näy höyrynä aamupäätteessä.
Nyt kun joukkueen havainnot ovat tuottaneet tuloksia, saattaa olla mahdollista tehdä samanlaisia havaintoja muista kuumista Jupiterista etsimällä merkkejä metallisesta sateesta. Ja tietysti kaikilla on suuret toiveet korkean teknologian James Webbin avaruusteleskoopin kyvystä kurkistaa eri eksoplaneettojen ilmakehään. Kaukoputken on määrä alkaa toimia ensi vuonna.
Tähtitieteilijät ovat jo löytäneet eksoplaneettoja, joissa on korundipilviä – rubiinien ja safiirien rakennuspalikka – ja muita, joilla on rautapilviä. Emme voi odottaa nähdäksesi mitä muuta säää on maailmankaikkeudessa.
Tutkimus julkaistiin Nature-lehdessä.
Lähteet: Kuva: ESO / M. Kornmesser
