Stormachtige planeten en een onverwachtse atmosfeer

Ooit was het al heel bijzonder om een nieuwe planeet buiten ons zonnestelsel te ontdekken. Tegenwoordig zijn er al ruim 6000 van dit soort exoplaneten gevonden, en weten we soms zelfs wat voor klimaat er op zo’n planeet heerst. Planeetwetenschapper Quentin Changeat onderzoekt de atmosfeer van hete Jupiter-achtige planeten, terwijl collega Tim Lichtenberg enthousiast is over een atmosfeer die hij aantrof rond een planeet, waarvan de wetenschap dacht dat die er niet een zou hebben. 

FSE Science Newsroom | Charlotte Vlek

Er zijn planeten waar het stukjes glas regent, of vloeibaar ijzer. Er zijn planeten waar het aan één kant altijd dag is, of waar een jaar maar een paar uur duurt. Neem nou WASP-121b, een reusachtige gasvormige planeet die superdicht rondom zijn bijbehorende ster draait: één rondje duurt slechts 30 uur. Het is er super heet, zo’n 2500 graden Celsius aan de zonkant, en aan de kant waar de zon niet schijnt ook nog 1500 graden.

Samen met internationale collega’s bestudeerde Changeat het klimaat van WASP-121b, en ontwikkelde hij nieuwe methodes om de extreme klimaatpatronen op deze hete planeet te berekenen. ‘Daaruit bleek dat er op WASP-121b zeer heftige stormen zijn,’ vertelt Changeat. Eerder bracht hij met collega’s al eens de samenstelling van 25 Jupiter-achtige gasplaneten in kaart, en momenteel schrijft hij mee aan de plannen voor een nieuw onderzoeksprogramma dat de atmosfeer van nog eens 1000 exoplaneten moet gaan analyseren.

‘Ik kijk vooral naar grote, hete planeten,’ legt Changeat uit, ‘omdat we die het beste kunnen opsporen.’ Want een exoplaneet kun je vooral 'zien' wanneer deze het licht van een ster blokkeert als hij – vanaf de aarde gezien – er voorlangs gaat. En een grote planeet neemt nu eenmaal meer licht weg dan een kleinere planeet. Verder kunnen Changeat en collega’s de samenstelling van de atmosfeer afleiden uit de kleuren die de atmosfeer uit het lichtspectrum wegfiltert: elke molecuul heeft zijn eigen ‘signatuur’ in het lichtspectrum.

Een onverwachtse atmosfeer

Lichtenberg is geïnteresseerd in rotsachtige planeten, van een formaat vergelijkbaar met de aarde. ‘Planeten van dat formaat draaien vaak rond een relatief kleine ster – althans, dat zijn degenen die we goed kunnen waarnemen. De exoplaneet die we vinden draaien dan heel kleine rondjes om een kleine, relatief jonge ster. Je zou verwachten dat als er al een atmosfeer was, die al helemaal is weggeblazen omdat zo’n jonge ster vaak nog veel activiteit heeft zoals zonnevlammen.’ Toch ontdekten Lichtenberg en collega’s dat exoplaneet TOI-561 b wél een atmosfeer moet hebben, ook al is het een superhete lava-achtige planeet die in slechts 11 uren een rondje rond zijn ster maakt. 

Theoretische modellen van Lichtenberg laten zien dat de atmosfeer van deze planeet in een bijzondere balans kan blijven bestaan, waarbij gassen van binnenuit de planeet de atmosfeer aanvullen, terwijl elders de atmosfeer wordt opgezogen in het hete lava-oppervlak van de planeet. ‘Dat effect zou je kunnen vergelijken met een blikje cola waaraan het gas ontsnapt wanneer je het open maakt, maar dan omgekeerd,’ legt Lichtenberg uit. ‘In plaats van dat gas ontsnapt, zoals bij je blikje cola, wordt het juist naar binnen gezogen in de gloeiend hete magma, die ervoor zorgt dat het niet verloren gaat in de ruimte.’ Met deze vondst laten de wetenschappers zien dat het klimaat van een planeet niet alleen afhangt van de atmosfeer, maar ook van het binnenste van de planeet.

Vandaag verscheen ook het persbericht over de atmosfeer rond exoplaneet TOI-561 b, van Tim Lichtenberg en collega's. Verder gaf visiting professor Laura Kreidberg van het Max Planck Institute for Astronomy in Heidelberg de jaarlijkse Blaauw lezing, dit jaar over het thema exoplaneten. Ze werkt met de James Webb Space Telescope aan de observatie van aardachtige planeten.