‘Termometre’ molekülü ötegezegen WASP-31b’de doğrulandı

Gökbilimci Laura Flagg’e göre nispeten nadir bulunan ve özellikle sıcaklığa duyarlı bir molekül olan krom hidrit (CrH), “yıldızlar için termometre” olarak kullanışlıdır çünkü yalnızca 1.200-2.000 Kelvin derece arasındaki dar bir aralıkta bol miktarda bulunur.

Sanat ve Bilim Koleji’nde (A&S) astronomi alanında araştırma görevlisi olan Flagg, soğuk yıldızların ve kahverengi cücelerin sıcaklığını belirlemek için bu ve diğer metal hidritleri kullandı. Teorik olarak, krom hidrürün, sıcaklık açısından kahverengi cücelerle karşılaştırılabilir olan sıcak Jüpiter ötegezegenleri için de aynı şeyi yapabileceğini söyledi; eğer bu özel moleküller ötegezegen atmosferlerinde mevcutsa. Düşük çözünürlükte yapılan önceki araştırmalar bunların böyle olduğunu ima ediyordu.

Flagg ve Cornell liderliğindeki bir araştırma ekibi, yüksek çözünürlüklü spektral gözlemler kullanarak, sıcak Jüpiter WASP-31b’nin ötegezegen atmosferinde krom hidrürün varlığını doğruladı ve bu sıcaklığa duyarlı molekül türlerinin yapay olarak kullanılmasına kapı açtı. dış gezegenlerdeki sıcaklığı ve diğer özellikleri belirlemek için bir “termometre”.

Flagg, “Yüksek Spektral Çözünürlükte Bir Ötegezegen Atmosferinde Metal Hidritin ExoGemS Tespiti” kitabının baş yazarıdır. Astrofizik Günlük Mektupları.

Araştırmacılar, krom hidrürün herhangi bir dış gezegende daha önce onaylanmış bir tespitinin bulunmadığını ve bunun, yüksek çözünürlüklü bir dış gezegen spektrumundan bir metal hidrürün ilk tespitine işaret ettiğini yazdı.

Flagg, WASP-31b’deki metal hidritlerin kesin tespitinin, sıcak dev gezegen atmosferlerinin anlaşılmasında önemli bir ilerleme olduğunu söyledi; ancak bu keşif, gezegen hakkında yeni bilgiler vermiyor. 2011 yılında keşfedilen WASP-31b, her 3,4 günde bir F5 yıldızının yörüngesinde dönüyor. Dev bir gezegen için bile son derece düşük bir yoğunluğa sahip ve yeni çalışma, denge sıcaklığının 1.400 Kelvin (krom hidrit aralığında) olduğunu doğruluyor.

Flagg, “Krom hidrit molekülleri sıcaklığa çok duyarlıdır” dedi. “Daha yüksek sıcaklıklarda yalnızca kromu görürsünüz. Daha düşük sıcaklıklarda ise başka şeylere dönüşür. Yani yalnızca belirli bir sıcaklık aralığı vardır, yaklaşık 1.200 ila 2.200 Kelvin, burada krom hidrit büyük miktarda görülür.”

Flagg, güneş sistemimizde bu molekülün tespit edilen tek oluşumunun güneş lekeleri olduğunu, güneşin çok sıcak olduğunu (yüzeyde yaklaşık 6.000 K) ve diğer tüm nesnelerin çok soğuk olduğunu söyledi.

Flagg, araştırmasında dış gezegen atmosferlerini tespit etmek ve analiz etmek için yüksek çözünürlüklü spektroskopi kullanıyor; gezegen yıldızın yanındayken sistemden gelen genel ışığı, gezegen yıldızın önündeyken sistemden gelen genel ışıkla karşılaştırarak yıldızın bazı ışıklarını bloke ediyor. ışık. Bazı elementler, belirli dalga boylarında daha fazla ışığı, diğer dalga boylarında ise daha az ışığı bloke ederek gezegende hangi elementlerin bulunduğunu ortaya çıkarır.

Flagg, “Yüksek spektral çözünürlük, çok kesin dalga boyu bilgisine sahip olduğumuz anlamına gelir” dedi. “Binlerce farklı çizgi elde edebiliriz. Bunları çeşitli istatistiksel yöntemler kullanarak, bir şablon kullanarak (spektrumun neye benzediğine dair yaklaşık bir fikir) birleştiririz ve bunu verilerle karşılaştırıp eşleştiririz. Eğer iyi eşleşirse, Bir sinyal. Tüm farklı şablonları denedik ve bu durumda krom hidrit şablonu bir sinyal üretti.”

Flagg, doğru sıcaklıkta bile kromun nadir bulunduğunu, bu nedenle araştırmacıların hassas aletlere ve teleskoplara ihtiyaç duyduğunu söyledi.

WASP-31b’yi analiz etmek için araştırmacılar, CFHT ESPaDOnS Spektrografına (GRACES) Gemini Uzaktan Erişimini kullanarak Hawaii’nin Maunakea’sındaki Gemini Spektroskopisi ile Ötegezegenler araştırmasının bir parçası olarak Mart 2022’deki yeni bir gözlemden elde edilen yüksek çözünürlüklü spektrumları kullandılar. GRACES verilerini, metal hidritleri aramayı amaçlamayan, 2017’de alınan arşiv verileriyle desteklediler.

Flagg, “Bu makaledeki verilerimizin bir kısmı, veri setinin en ucunda yer alan eski verilerdi. Onu aramazdınız” dedi. Şu anda diğer dış gezegenlerde krom hidrit ve diğer metal hidritleri arıyor ve kanıtlar zaten mevcut olabilir.

Flagg, “Bu makalenin diğer araştırmacıları krom hidrit ve diğer metal hidritler için kendi verilerine bakmaya teşvik edeceğini umuyorum” dedi. “Orada olması gerektiğini düşünüyoruz. Krom hidrit aramaya uygun olacak daha fazla veri elde edeceğimizi ve sonunda trendleri aramak için bir örneklem büyüklüğü oluşturacağımızı umuyoruz.”