Astronomen sehen riesige außerirdische Welt mit zwei Sonnen und tobendem Sandsturm: ScienceAlert

Eine außerirdische Welt, die nur 70 Lichtjahre von der Erde entfernt ist, ist eine der seltsamsten, die wir je gefunden haben.

Er erreicht 20 Jupitermassen, hat Temperaturen, die Aluminium schnell schmelzen lassen können, und hat eine 10.000-jährige Umlaufbahn um nicht einen, sondern zwei Sterne. Und, ach ja: Es wird von einem ständigen, turbulenten Sandsturm heimgesucht.

Astronomen nutzten das James-Webb-Weltraumteleskop, um die bisher genauesten Beobachtungen des Objekts mit der Masse eines Planeten zu erhalten, und enthüllten wogende Wolken aus Silikatkörnern, die in der Atmosphäre der Welt namens VHS 1256 b zirkulieren.

Die letztes Jahr auf dem Preprint-Server arXiv veröffentlichte Entdeckung hat den Peer-Review-Prozess durchlaufen und wird in erscheinen Die Briefe des astrophysikalischen Journals.

Darüber hinaus identifizierte das Team viele der Komponenten der Atmosphäre von VHS 1256 b. Dazu gehört der eindeutige Nachweis von Methan, Kohlenmonoxid und Wasser mit zusätzlichem Nachweis von Kohlendioxid.

„Kein anderes Teleskop hat so viele Merkmale gleichzeitig für ein einzelnes Ziel identifiziert“, sagt der Astrophysiker Paul Mollière vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Deutschland. „Wir sehen viele Moleküle in einem einzigen Spektrum des JWST, das die dynamischen Wolken- und Wettersysteme des Planeten detailliert darstellt.“

VHS 1256 b ist ein Rätsel. Seine Masse überspannt die Grenze zwischen Riesenplaneten und Braunen Zwergen, „gescheiterten Sternen“, die nicht massiv genug sind, um Wasserstoff zu fusionieren, aber das schwerere Wasserstoffisotop Deuterium in ihren Kernen fusionieren können, wodurch eine niedrigere Fusionstemperatur und ein niedrigerer Druck als bei Wasserstoff erzeugt werden.

Es wird angenommen, dass sich die beiden Arten von Objekten ziemlich unterschiedlich bilden. Braune Zwerge bilden sich normalerweise wie Sterne, kollabieren aus einem dichten Materialknäuel in eine Wolke aus Gas und Staub und saugen dann mehr Material ein, um zu wachsen. Die Deuteriumfusion ist ein Zwischenschritt beim Wachstum des Sterns, aber einige Sterne – die Braunen Zwerge – hören in diesem Stadium auf zu wachsen und bleiben so, wie sie sind.

Auf der anderen Seite wird angenommen, dass sich Planeten von unten nach oben bilden, aus dem Material, das nach der Entstehung eines Sterns übrig bleibt, und zusammenklumpen, um zu einem Planeten zu wachsen. Es wird normalerweise angenommen, dass dieses Material dem Stern ziemlich nahe kommt. Der weite Orbitalabstand von VHS 1256 b zu seinen beiden Sonnen deutet darauf hin, dass er durch einen Wolkenkollaps entstanden ist, ist aber nicht diagnostisch.

Theoretisch können auch Planeten aus dem Wolkenkollapsmodell entstehen; Die geschätzte Mindestmasse für ein Wolkenkollapsobjekt ist ein Jupiter. Die Trennlinie zwischen einem Planeten und einem Braunen Zwerg ist daher die Deuterium-brennende Massengrenze, was bedeutet, dass die genaue Natur von VHS 1256 b unbekannt ist.

Aber es ist diese große Entfernung, die solch spektakuläre Beobachtungen möglich gemacht hat.

„VHS 1256 b ist etwa viermal weiter von seinen Sternen entfernt als Pluto von unserer Sonne, was es zu einem großartigen Ziel für Webb macht.“ sagt die Astronomin Brittany Miles von der University of Arizona, der das internationale Forschungsteam leitete. „Das bedeutet, dass das Licht des Planeten nicht mit dem Licht seiner Sterne vermischt wird.“

Der Beobachtungsbereich von JWST ist das Infrarot und Nahinfrarot, der Bereich, der Wärmestrahlung umfasst. Und VHS 1256 b ist sehr jung, erst 150 Millionen Jahre alt, und noch sehr heiß vom Entstehungsprozess. Seine Atmosphäre, in der sich die Sandwolken befinden, erreicht 830 Grad Celsius (1.526 Grad Fahrenheit).

Diese Hitze und die geringe Schwerkraft machen die Luft so turbulent. Die Wissenschaftler analysierten das von JWST erfasste Licht und untersuchten das Spektrum bis ins kleinste Detail, um die Merkmale herauszufiltern, die von verschiedenen Elementen erzeugt werden, die bestimmte Wellenlängen absorbieren.

So identifizierten sie die verschiedenen Gase, die sie in der Atmosphäre des Objekts fanden – und die sich ständig verändernden Sandwolken, die wahrscheinlich aus Enstatit, Forsterit oder Quarz bestehen.

Die Daten waren so detailliert, dass die Forscher auch verschiedene Korngrößen identifizieren konnten, von feineren Körnern wie Rauchpartikeln bis hin zu größeren Körnern wie Sand. Diese größeren Körner, so die Hypothese der Forscher, sind zu schwer, um in der oberen Atmosphäre zu bleiben und zurück ins Landesinnere zu regnen, wenn kleinere Partikel aufsteigen.

Dies verursacht eine dramatische Veränderung der Helligkeit der Erde während ihres 22-Stunden-Tages, was darauf hindeutet, dass Silikatwolken ein häufiger Mechanismus für solche Veränderungen bei Braunen Zwergen sein könnten. Das Team glaubt, dass die Beobachtungen leicht für andere Braune Zwerge repliziert werden können, was uns helfen könnte, mehr über diese seltsamen Objekte zu erfahren.

Und VHS 1256 b gab uns reichlich zu kauen.

„Wir haben Silikate isoliert, aber um besser zu verstehen, welche Korngrößen und -formen zu bestimmten Wolkentypen passen, wird viel zusätzliche Arbeit erforderlich sein“, sagt die Astrophysikerin Elisabeth Matthews des Max-Planck-Instituts für Astronomie.

„Dies ist nicht das letzte Wort auf diesem Planeten – es ist nur der Anfang eines groß angelegten Modellierungsversuchs, um die komplexen Daten von JWST zu verstehen.“

Die Studie wurde veröffentlicht in Die Briefe des astrophysikalischen Journals.