Ström av atomer skvallrar om stjärnvinden

Forskare vid Institutet för rymdfysik, IRF, i Kiruna har hittat en metod att studera stjärnvindar runt andra stjärnor. Metoden är ett resultat av att IRF-forskarna tagit sig en ny titt på svårtolkade observationer som Hubble-teleskopet gjorde för några år sedan. Hubble är ett samarbete mellan ESA och NASA. Resultatet publicerades i den mycket ansedda tidskriften Nature. deltog gjorde även forskare från Frankrike, Italien, Österrike och Schweiz.

Het planet

Under de senaste 20 åren har astronomerna upptäckt hundratals planeter kring andra stjärnor. En del av dessa planeter passerar framför stjärnan sett från oss. Det är då i princip möjligt att få information om planetens atmosfär genom att observera hur den absorberar stjärnans ljus när planeten passerar framför stjärnans skiva.

År 2003 observerade Hubbleteleskopet planeten HD 209458b. Spektrat från planeten visade att det fanns ett moln av väteatomer runt planeten, och att det rörde sig med med 100 kilometer i sekunden. Den förklaring som hittills dominerat är att planeten förlorar atomer från sin atmosfär eftersom den är så varm att den expanderar ut i rymden, samt att väteatomerna ytterligare accelereras av det tryck strålning från stjärnan utövar på gasen.

Och varm är den förvisso. Planeten är stor som Jupiter och kretsar runt sin stjärna på ett avstånd som bara är bara en åttondel av Merkurius avstånd till solen. Det betyder att dess år bara är 3,5 jorddagar, och temperaturen på ytan över 1 000 grader.

Stjärnan planeten kretsar kring, HD 209458, liknar vår sol och finns på ett avstånd av 150 ljusår i stjärnbilden Pegasus.

Datormodell bekräftade resultaten

Men IRF-forskarna trodde inte riktigt på det.

– Vi har sett den här typen av snabba neutrala atomer i solsystemet, bland annat med instrument på Mars Express och Venus Express, berättar Mats Holmström på IRF i Kiruna. Där skapas de genom att protoner i solvinden stöter på de yttre delarna av planetens atmosfär och stjäl med sig en elektron från en atom i atmosfären.

På så sätt förvandlas den snabba protonen i solvinden till en snabb neutral väteatom.

– Det är då den höga hastigheten hos partiklarna i solvinden som ger den höga hastigheten på atomerna, fortsätter Mats Holmström. IRF-forskarna och deras europeiska kollegor gjorde då en datormodell för att stimulera förloppet kring HD 209458b.

– Det visade sig att modellen kan förklara observationerna utmärkt utifrån en laddningsutbyte, men inte med att planetens atmosfär är het.

Kan se helt nya saker

Resultatet ger en helt ny metod att studera stjärnvindar. Eftersom snabba atomer bildas av protoner i stjärnvinden kan man få en uppfattning om stjärnvindens temperatur och hastighet från hastigheten på atomerna. Detta har inte varit möjligt tidigare så pass nära en annan stjärna än solen.

Resultaten betyder sannolikt att astronomerna måste göra om modellerna för hur atmosfären på den här typen av planeter fungerar, menar Mats Holmström. Detta eftersom modellerna till nu byggt på de gamla antagandena om hur just den här planetens atmosfär är beskaffad.

Mats Holmström och hans kollegor på Institutet för rymdfysik har studerat energirika neutrala atomer länge. De byggde det första satellitinstrumentet som observerade sådana, ombord på den svenska satelliten Astrid som 1995 skickades upp i bana kring Jorden. Just nu har de detektorer i bana kring Jorden på satelliten Double Star, som är ett samarbete mellan ESA och den kinesiska rymdstyrelsen, kring Venus på Venus Express och kring Mars på Mars Express.

– Vi bygger även instrument som ska skickas till Månen på den indiska sonden Chandrayaan-1 och till Merkurius ombord på ESA:s BepiColombo.