Vatten och extrema vindar upptäckta på exoplanet

På exoplaneten WASP-127b som ligger drygt 500 ljusår bort kan vindstyrkan uppnå hastigheter på 33 000 kilometer i timmen, visar en studie av ett internationellt forskarteam. Det är första gången man upptäckt den här typen av vindar och det har varit möjliga tack vare ett instrument som delvis byggts vid Uppsala universitet. Studien publiceras i Astronomy & Astrophysics.

Exoplaneter är planeter som kretsar kring andra stjärnor i andra solsystem. Eftersom de ligger så pass långt borta, har astronomer fram tills för några år sedan bara kunnat mäta deras radie och massa. Tack vare nya, avancerade instrument går det nu att studera klimatet på planeter långt utanför vårt solsystem.

Gasplanet med extremt starka vindar

I den aktuella studien har forskarna tittat på exoplaneten WASP-127b, som är av typen "het Jupiter" på grund av dess stora storlek och närhet till sin värdstjärna. Den ligger drygt 500 ljusår bort och består helt av gas. Genom att jämföra flera bilder av planeten har forskarna kunnat se hur atmosfären rör sig över tid.

− Vi har upptäckt extrema vindar som ligger på 33 000 kilometer i timmen. Det är första gången vi sett vindar av den här kategorin på en exoplanet. Det är fantastiskt att vi på en sådan detaljnivå kan studera klimatet så långt borta, säger Linn Boldt-Christmas, doktorand vid Uppsala universitet och en av forskarna bakom studien.

Planeten WASP-127b har en så kallad låst rotation, likt vår måne. Det betyder att den alltid har samma sida vänd mot sin stjärna. Dagsidan blir därmed alltid varm, medan nattsidan hålls kall. De starka vindarna som forskarna såg roterade runt planetens ekvator och beror på de stora skillnaderna i temperatur.

Vattenånga och kolmonoxid i atmosfären

Eftersom planeten är så avlägsen och dess stjärna är för ljus, går den inte att se den med blotta ögat i ett teleskop. I stället tittar forskarna på ljusförändringen som skapas av planetens rörelse. När planeten befinner sig mellan oss och stjärnan, skyms ljuset delvis. När planeten är på andra platser runt stjärnan går ljuset obehindrat fram.

För att fånga upp ljuset har forskarna använt Europeiska sydobservatoriets Very Large Telescope. När ljuset kommer in i teleskopet skickas det vidare in i spektrografen CRIRES+ som delar upp det i olika våglängder.

− Tack vare spektrografen CRIRES+ kan vi räkna ut vilka ämnen exoplaneters atmosfärer består av. Vi kunde se att det fanns både kolmonoxid och vattenånga i atmosfären på WASP-127b. Med hjälp av den höga upplösningen kunde vi dessutom mäta exakt hur fort dessa ämnen rör sig i atmosfären och på det sättet beräkna vindarnas hastighet, säger Linn Boldt-Christmas.

Undersöka förutsättningar för liv

Spektrografen CRIRES+ sitter ihop med Very Large Telescope i Chile och stod klart 2021. Uppsala universitet har bland annat utvecklat och byggt detektorn och kalibreringssystemet, samt mjukvaran som används för dataanalys.

− Det har varit en nästan tio år lång process och därför är det roligt att CRIRES+ nu börjar leverera fantastiska resultat. Vi kan mäta kemiskt innehåll och dynamiska processer, vindar, i atmosfären på andra planeter. Målet på sikt är att kunna anpassa teknik och modeller till jordliknande planeter och se om de har förutsättningar för liv, säger Nikolai Piskunov, en av författarna till studien och ledare för CRIRES+-projektet vid Uppsala universitet.

Mer information

Linn Boldt-Christmas, doktorand vid Institutionen för fysik och astronomi, Uppsala universitet, e-post: linn.boldt-christmas@physics.uu.se

Nikolai Piskunov, professor vid Institutionen för fysik och astronomi, principal investigator vid CRIRES+, e-post: nikolai.piskunov@physics.uu.se, telefon: 018-471 59 58

Artikel

L. Nortmann et al., CRIRES+ transmission spectroscopy of WASP-127 b - Detection of the resolved signatures of a supersonic equatorial jet and cool poles in a hot planet, Astronomy & Astrophysics, 693 (2025) A213, DOI: 10.1051/0004-6361/202450438