Nightside clouds and disequilibrium chemistry on the hot Jupiter WASP-43b

Bell, Taylor J. und Crouzet, Nicolas und Cubillos, Patricio E. und Kreidberg, Laura und Piette, Anjali A. A. und Roman, Michael T. und Barstow, Joanna K. und Blecic, Jasmina und Carone, Ludmila und Coulombe, Louis-Philippe und Ducrot, Elsa und Hammond, Mark und Mendonça, João M. und Moses, Julianne I. und Parmentier, Vivien und Stevenson, Kevin B. und Teinturier, Lucas und Zhang, Michael und Batalha, Natalie M. und Bean, Jacob L. und Benneke, Björn und Charnay, Benjamin und Chubb, Katy L. und Demory, Brice-Olivier und Gao, Peter und Lee, Elspeth K. H. und López-Morales, Mercedes und Morello, Giuseppe und Rauscher, Emily und Sing, David K. und Tan, Xianyu und Venot, Olivia und Wakeford, Hannah R. und Aggarwal, Keshav und Ahrer, Eva-Maria und Alam, Munazza K. und Baeyens, Robin und Barrado, David und Caceres, Claudio und Carter, Aarynn L. und Casewell, Sarah L. und Challener, Ryan C. und Crossfield, Ian J. M. und Decin, Leen und Désert, Jean-Michel und Dobbs-Dixon, Ian und Dyrek, Achrène und Espinoza, Néstor und Feinstein, Adina D. und Gibson, Neale P. und Harrington, Joseph und Helling, Christiane und Hu, Renyu und Iro, Nicolas und Kempton, Eliza M.-R. und Kendrew, Sarah und Komacek, Thaddeus D. und Krick, Jessica und Lagage, Pierre-Olivier und Leconte, Jérémy und Lendl, Monika und Lewis, Neil T. und Lothringer, Joshua D. und Malsky, Isaac und Mancini, Luigi und Mansfield, Megan und Mayne, Nathan J. und Evans-Soma, Thomas M. und Molaverdikhani, Karan und Nikolov, Nikolay K. und Nixon, Matthew C. und Palle, Enric und Petit dit de la Roche, Dominique J. M. und Piaulet, Caroline und Powell, Diana und Rackham, Benjamin V. und Schneider, Aaron D. und Steinrueck, Maria E. und Taylor, Jake und Welbanks, Luis und Yurchenko, Sergei N. und Zhang, Xi und Zieba, Sebastian (2024) Nightside clouds and disequilibrium chemistry on the hot Jupiter WASP-43b. Nature Astronomy, 8 (7), Seiten 879-898. Nature Publishing Group. doi: 10.1038/s41550-024-02230-x. ISSN 2397-3366.

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Offizielle URL: https://www.nature.com/articles/s41550-024-02230-x

Kurzfassung

Hot Jupiters are among the best-studied exoplanets, but it is still poorly understood how their chemical composition and cloud properties vary with longitude. Theoretical models predict that clouds may condense on the nightside and that molecular abundances can be driven out of equilibrium by zonal winds. Here we report a phase-resolved emission spectrum of the hot Jupiter WASP-43b measured from 5 μm to 12 μm with the JWST’s Mid-Infrared Instrument. The spectra reveal a large day–night temperature contrast (with average brightness temperatures of 1,524 ± 35 K and 863 ± 23 K, respectively) and evidence for water absorption at all orbital phases. Comparisons with three-dimensional atmospheric models show that both the phase-curve shape and emission spectra strongly suggest the presence of nightside clouds that become optically thick to thermal emission at pressures greater than ~100 mbar. The dayside is consistent with a cloudless atmosphere above the mid-infrared photosphere. Contrary to expectations from equilibrium chemistry but consistent with disequilibrium kinetics models, methane is not detected on the nightside (2σ upper limit of 1–6 ppm, depending on model assumptions). Our results provide strong evidence that the atmosphere of WASP-43b is shaped by disequilibrium processes and provide new insights into the properties of the planet’s nightside clouds. However, the remaining discrepancies between our observations and our predictive atmospheric models emphasize the importance of further exploring the effects of clouds and disequilibrium chemistry in numerical models.

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Dokumentart:

Zeitschriftenbeitrag

Titel:

Nightside clouds and disequilibrium chemistry on the hot Jupiter WASP-43b

Autoren:

Autoren	Institution oder E-Mail-Adresse	Autoren-ORCID-iD	ORCID Put Code
Bell, Taylor J.	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0003-4177-2149	NICHT SPEZIFIZIERT
Crouzet, Nicolas	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0001-7866-8738	NICHT SPEZIFIZIERT
Cubillos, Patricio E.	INAF - Osservatorio Astrofisico di Torino, Turin, Italy ; Space Research Institute, Austrian Academy of Sciences, Graz, Austria	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Kreidberg, Laura	Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germany	https://orcid.org/0000-0003-0514-1147	NICHT SPEZIFIZIERT
Piette, Anjali A. A.	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0002-4487-5533	NICHT SPEZIFIZIERT
Roman, Michael T.	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0001-8206-2165	NICHT SPEZIFIZIERT
Barstow, Joanna K.	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0003-3726-5419	NICHT SPEZIFIZIERT
Blecic, Jasmina	Department of Physics, New York University Abu Dhabi, Abu Dhabi, United Arab Emirates ; Center for Astro, Particle, and Planetary Physics (CAP3), New York University Abu Dhabi, Abu Dhabi, United Arab Emirates	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Carone, Ludmila	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0001-9355-3752	NICHT SPEZIFIZIERT
Coulombe, Louis-Philippe	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0002-2195-735X	NICHT SPEZIFIZIERT
Ducrot, Elsa	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0002-7008-6888	NICHT SPEZIFIZIERT
Hammond, Mark	Atmospheric, Oceanic and Planetary Physics, Department of Physics, University of Oxford, Oxford, UK	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Mendonça, João M.	DTU Space, Technical University of Denmark, Kongens Lyngby, Denmark	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Moses, Julianne I.	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0002-8837-0035	NICHT SPEZIFIZIERT
Parmentier, Vivien	Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS Laboratoire Lagrange, Nice, France	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Stevenson, Kevin B.	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0002-7352-7941	NICHT SPEZIFIZIERT
Teinturier, Lucas	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0002-0797-5746	NICHT SPEZIFIZIERT
Zhang, Michael	Department of Astronomy and Astrophysics, University of Chicago, Chicago, IL, USA	https://orcid.org/0000-0002-0659-1783	NICHT SPEZIFIZIERT
Batalha, Natalie M.	Department of Astronomy and Astrophysics, University of California, Santa Cruz, Santa Cruz, CA, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Bean, Jacob L.	Department of Astronomy and Astrophysics, University of Chicago, Chicago, IL, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Benneke, Björn	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0001-5578-1498	NICHT SPEZIFIZIERT
Charnay, Benjamin	LESIA, Observatoire de Paris, Université PSL, Sorbonne Université, Université Paris Cité, CNRS, Meudon, France	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Chubb, Katy L.	Centre for Exoplanet Science, University of St Andrews, St Andrews, UK	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Demory, Brice-Olivier	Center for Space and Habitability, University of Bern, Bern, Switzerland ; Space and Planetary Sciences, Institute of Physics, University of Bern, Bern, Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Gao, Peter	Earth and Planets Laboratory, Carnegie Institution for Science, Washington DC, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Lee, Elspeth K. H.	Center for Space and Habitability, University of Bern, Bern, Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
López-Morales, Mercedes	Center for Astrophysics \| Harvard & Smithsonian, Cambridge, USA	https://orcid.org/0000-0003-3204-8183	NICHT SPEZIFIZIERT
Morello, Giuseppe	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0002-4262-5661	NICHT SPEZIFIZIERT
Rauscher, Emily	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0003-3963-9672	NICHT SPEZIFIZIERT
Sing, David K.	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0001-6050-7645	NICHT SPEZIFIZIERT
Tan, Xianyu	Atmospheric, Oceanic and Planetary Physics, Department of Physics, University of Oxford, Oxford, UK ; Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, People’s Republic of China ; School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Ton	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Venot, Olivia	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0003-2854-765X	NICHT SPEZIFIZIERT
Wakeford, Hannah R.	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0003-4328-3867	NICHT SPEZIFIZIERT
Aggarwal, Keshav	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0002-7004-8670	NICHT SPEZIFIZIERT
Ahrer, Eva-Maria	Centre for Exoplanets and Habitability, University of Warwick, Coventry, UK ; Department of Physics, University of Warwick, Coventry, UK	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Alam, Munazza K.	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0003-4157-832X	NICHT SPEZIFIZIERT
Baeyens, Robin	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0001-7578-969X	NICHT SPEZIFIZIERT
Barrado, David	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0002-5971-9242	NICHT SPEZIFIZIERT
Caceres, Claudio	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0002-6617-3823	NICHT SPEZIFIZIERT
Carter, Aarynn L.	Department of Astronomy and Astrophysics, University of California, Santa Cruz, Santa Cruz, CA, USA	https://orcid.org/0000-0001-5365-4815	NICHT SPEZIFIZIERT
Casewell, Sarah L.	School of Physics and Astronomy, University of Leicester, Leicester, UK	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Challener, Ryan C.	Department of Astronomy, University of Michigan, Ann Arbor, MI, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Crossfield, Ian J. M.	Department of Physics and Astronomy, University of Kansas, Lawrence, KS, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Decin, Leen	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0002-5342-8612	NICHT SPEZIFIZIERT
Désert, Jean-Michel	Anton Pannekoek Institute for Astronomy, University of Amsterdam, Amsterdam, The Netherlands	https://orcid.org/0000-0002-0875-8401	NICHT SPEZIFIZIERT
Dobbs-Dixon, Ian	Department of Physics, New York University Abu Dhabi, Abu Dhabi, United Arab Emirates	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Dyrek, Achrène	Université Paris-Saclay, Université Paris Cité, CEA, CNRS, AIM, Gif-sur-Yvette, France	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Espinoza, Néstor	Department of Physics and Astronomy, Johns Hopkins University, Baltimore, MD, USA ; Space Telescope Science Institute, Baltimore, MD, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Feinstein, Adina D.	Department of Astronomy and Astrophysics, University of Chicago, Chicago, IL, USA ; Laboratory for Atmospheric and Space Physics, University of Colorado Boulder, Boulder, CO, USA	https://orcid.org/0000-0002-9464-8101	NICHT SPEZIFIZIERT
Gibson, Neale P.	School of Physics, Trinity College Dublin, Dublin, Ireland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Harrington, Joseph	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0002-8955-8531	NICHT SPEZIFIZIERT
Helling, Christiane	Space Research Institute, Austrian Academy of Sciences, Graz, Austria	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Hu, Renyu	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0003-2215-8485	NICHT SPEZIFIZIERT
Iro, Nicolas	nicolas.iro (at) dlr.de	https://orcid.org/0000-0003-2329-418X	171486178
Kempton, Eliza M.-R.	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0002-1337-9051	NICHT SPEZIFIZIERT
Kendrew, Sarah	European Space Agency, Space Telescope Science Institute, Baltimore, MD, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Komacek, Thaddeus D.	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0002-9258-5311	NICHT SPEZIFIZIERT
Krick, Jessica	California Institute of Technology, IPAC, Pasadena, CA, USA	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Lagage, Pierre-Olivier	Université Paris-Saclay, Université Paris Cité, CEA, CNRS, AIM, Gif-sur-Yvette, France	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Leconte, Jérémy	Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux, Université de Bordeaux, Pessac, France	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Lendl, Monika	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0001-9699-1459	NICHT SPEZIFIZIERT
Lewis, Neil T.	Department of Mathematics and Statistics, University of Exeter, Exeter, UK	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Lothringer, Joshua D.	Department of Physics, Utah Valley University, Orem, UT, USA	https://orcid.org/0000-0003-3667-8633	NICHT SPEZIFIZIERT
Malsky, Isaac	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0003-0217-3880	NICHT SPEZIFIZIERT
Mancini, Luigi	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0002-9428-8732	NICHT SPEZIFIZIERT
Mansfield, Megan	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0003-4241-7413	NICHT SPEZIFIZIERT
Mayne, Nathan J.	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0001-6707-4563	NICHT SPEZIFIZIERT
Evans-Soma, Thomas M.	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0001-5442-1300	NICHT SPEZIFIZIERT
Molaverdikhani, Karan	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0002-0502-0428	NICHT SPEZIFIZIERT
Nikolov, Nikolay K.	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0002-6500-3574	NICHT SPEZIFIZIERT
Nixon, Matthew C.	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0001-8236-5553	NICHT SPEZIFIZIERT
Palle, Enric	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0003-0987-1593	NICHT SPEZIFIZIERT
Petit dit de la Roche, Dominique J. M.	Département d’Astronomie, Université de Genève, Sauverny, Switzerland	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Piaulet, Caroline	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0002-2875-917X	NICHT SPEZIFIZIERT
Powell, Diana	Center for Astrophysics \| Harvard & Smithsonian, Cambridge, USA ; Department of Astronomy & Astrophysics, University of Chicago, Chicago, IL, USA	https://orcid.org/0000-0002-4250-0957	NICHT SPEZIFIZIERT
Rackham, Benjamin V.	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0002-3627-1676	NICHT SPEZIFIZIERT
Schneider, Aaron D.	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0002-1448-0303	NICHT SPEZIFIZIERT
Steinrueck, Maria E.	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0001-8342-1895	NICHT SPEZIFIZIERT
Taylor, Jake	Department of Physics and Trottier Institute for Research on Exoplanets, Université de Montréal, Montreal, Quebec, Canada ; Atmospheric, Oceanic and Planetary Physics, Department of Physics, University of Oxford, Oxford, UK	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Welbanks, Luis	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0003-0156-4564	NICHT SPEZIFIZIERT
Yurchenko, Sergei N.	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0001-9286-9501	NICHT SPEZIFIZIERT
Zhang, Xi	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0002-8706-6963	NICHT SPEZIFIZIERT
Zieba, Sebastian	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0003-0562-6750	NICHT SPEZIFIZIERT

Datum:

2024

Erschienen in:

Nature Astronomy

Referierte Publikation:

Open Access:

Gold Open Access:

Nein

In SCOPUS:

In ISI Web of Science:

Band:

DOI:

10.1038/s41550-024-02230-x

Seitenbereich:

Seiten 879-898

Verlag:

Nature Publishing Group

ISSN:

2397-3366

Status:

veröffentlicht

Stichwörter:

exoplanet atmosphere space mission JWST

HGF - Forschungsbereich:

Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr

HGF - Programm:

Raumfahrt

HGF - Programmthema:

Erforschung des Weltraums

DLR - Schwerpunkt:

Raumfahrt

DLR - Forschungsgebiet:

R EW - Erforschung des Weltraums

DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):

R - Projekt PLATO - PMC und Science

Standort:

Berlin-Adlershof

Institute & Einrichtungen:

Institut für Planetenforschung > Extrasolare Planeten und Atmosphären

Hinterlegt von:

Iro, Nicolas

Hinterlegt am:

12 Nov 2024 09:39

Letzte Änderung:

12 Nov 2024 09:39

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