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Atmosphären lesen

15 Kapitel, jedes eine animierte Erklärung mit ihrer Physik und ihren Quellen. Jede Zeichnung sagt, ob sie eine Illustration, ein Modell aus gespeicherten Werten oder echte Daten ist, und wie stark sie überzeichnet ist. Nur das Transit-Kapitel beschreibt etwas, das SetuHQ selbst tut.

Kapitel 11 von 15 · Erklärung: SetuHQ macht das nicht

Atmosphären lesen

Während eines Transits durchquert ein schmaler Teil des Sternlichts die Atmosphäre des Planeten an dessen Rand. Wo Moleküle absorbieren, ist die Atmosphäre bis in größere Höhen undurchsichtig, sodass der Planet bei diesen Wellenlängen etwas größer erscheint. SetuHQ betreibt keine Spektroskopie: Dies erklärt, wie Teleskope der JWST-Klasse Atmosphären auslesen.

Illustration
Der Rand eines Planeten mit seiner dünnen Atmosphäre, zehnfach zu dick gezeichnet, durch die Sternlicht hindurchtritt. Zwei Spektrumbalken von 0,5 bis 5,1 Mikrometern in Falschfarben: nur Sternlicht, und während des Transits, wobei an den tatsächlichen Positionen von Natrium, Kalium, Wasser, Methan, Kohlendioxid und Kohlenmonoxid dunkle Absorptionsbänder hinzukommen, während der Planet vorüberzieht.

Eine Skalenhöhe H = k_B T/(μ m_H g) der Atmosphäre ändert die Transittiefe um etwa 2 H Rp/R★². Starke Merkmale erstrecken sich über einige Skalenhöhen. Heiße, aufgeblähte, wasserstoffreiche Planeten um kleine Sterne liefern die größten Signale (Seager & Sasselov 2000; Winn 2010).

GrößeWertHerkunft
Skalenhöhe von WASP-39 b (μ = 2,3)930 kmexoplanet.eu Mp = 0,28 MJ, Rp = 1,27 RJ; Teq 1116 K (Faedi et al. 2011) [ber.]
WASP-39 b: Tiefenänderung pro Skalenhöhe436 ppmR★ = 0,895 R☉ [ber.]
WASP-39 b: CO₂ at 4.3 µm26σJWST ERS Team 2023
pi Men c: pro Skalenhöhe, H₂-reich17 ppmTeq 1147 K (exoplanet.eu) [berechnet]
pi Men c: pro Skalenhöhe, Wasserdampf (μ = 18)2,1 ppm[ber.]
pi Men c: von SetuHQ gespeicherte Transittiefe241 ppmsetuhq run (echte Daten)

The bars are schematic: band positions are real (NIST CCCBDB fundamentals and Schwieterman et al. 2018), shapes and strengths are not. False colour: infrared is invisible to the eye. Which vibration makes each band ›

Ein echtes Spektrum: WASP-39 b mit JWST

Echte Daten, mit Quelle
JWST-NIRSpec-PRISM-Transmissionsspektrum von WASP-39 b: 36 gebinnte Punkte mit Fehlerbalken und dem bestangepassten Modell der Veröffentlichung; der tiefste Punkt liegt bei 4,37 Mikrometern, in der Kohlendioxidbande.

Echte Daten, mit Quellenangabe. Carter et al. 2024, Nature Astronomy 8, 1008, doi:10,1038/s41550-024-02292-x; Daten: Products and Models for "A benchmark JWST near-infrared spectrum for the exoplanet WASP-39 b", Zenodo-Eintrag 10161743, Lizenz CC-BY-4.0. Datei ZENODO/4_TRANSMISSION_SPECTRA/Fixed_LimbDarkening/NIRSpec_PRISM/bins_scale5.csv, abgerufen am 2026-10-19; Tiefe = (Rp/R★)²; Fehler = 2·(Rp/R★)·σ, der größere der veröffentlichten unteren und oberen Fehler. Die Linie ist das bestangepasste Modell der Publikation, nicht das von SetuHQ.

Atmosphären-Labor

Schalten Sie Moleküle ein und aus und ändern Sie die Temperatur, das mittlere Molekulargewicht und die Stärke der Banden. Das Labor berechnet die Skalenhöhe und die Tiefe pro Skalenhöhe aus der gespeicherten Masse und den gespeicherten Radien von WASP-39 b und addiert dann die Banden jedes Moleküls. Es ist ein Spielzeugmodell, keine Strahlungstransportrechnung: Die Bandenzentren sind real, die Bandenbreiten sind für die Darstellung gewählt, und die Stärken werden in Skalenhöhen angegeben, die über den Schieberegler eingestellt werden.

Modell aus gespeicherten Werten
Das Atmosphären-Labor: ein Modell-Transmissionsspektrum von 0,5 bis 5,4 Mikrometern für die eingeschalteten Moleküle, bei der gewählten Temperatur, mittleren Molekülmasse und Bandenstärke, überlagert mit den JWST-Punkten von WASP-39 b, sofern geladen.
Planeten in diesem KapitelWASP-39 b ›HD 209458 b ›HD 189733 Ab ›K2-18 b ›
Quellen

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