De immer lastige zoektocht naar exoplaneten heeft alweer een mijlpaal bereikt: voor het eerst is het gelukt om vanaf de aarde de samenstelling van de atmosfeer van een kleine exoplaneet vast te stellen. Dat is een krachttoer, omdat planeten zelf geen licht geven en dus niet direct waar te nemen zijn. Exoplaneten worden in het algemeen zelfs indirect ontdekt, door de positie en de lichtsterkte van de ster waar ze omheen draaien nauwkeurig in de gaten te houden.
Ook voor het waarnemen van de atmosfeer van zo’n planeet heb je zijn ster nodig. De enige manier waarop je de atmosfeer kan zien is door sterlicht op te vangen dat door de atmosfeer van de planeet gefilterd wordt. Helaas komen de meeste exoplaneten zelden of zelfs nooit direct voor hun ster langs, waardoor het vanaf de aarde onmogelijk is om hun atmosfeer te bestuderen. Bij kleine planeten is het al helemaal lastig om iets te zien, omdat ze maar een klein deel van hun ster afdekken.
Maar het is nu toch gelukt en wel bij de planeet GJ 1214b. GJ 1214b staat op 40 lichtjaar afstand van de aarde, in het sterrenbeeld Slangendrager. Dat is erg dichtbij: slechts tien keer zo ver als onze meest nabije buurster Proxima Centauri.
De planeet is een zogenaamde ‘superaarde’. Superaardes zijn planeten die slechts enkele keren zo groot en zwaar zijn als de aarde en -net als de aarde zelf- van steen gemaakt zijn. GJ 1214b is een bijzonder geval omdat hij dicht om zijn kleine, zwakke ster GJ 1214 draait. De planeet is in vergelijking met zijn ster best wel groot, en dekt dus ook een goed meetbaar deel van zijn ster af als hij ervoor langs gaat. Dat doet hij eens in de 38 uur.
Lichtrandje
Amerikaanse en Duitse wetenschappers bestudeerden de planeet GJ 1214b met behulp van de Europese reuzentelescoop in Chili. Op die telescoop is een supergevoelige spectrometer geïnstalleerd: HARPS. Met HARPS zijn al talloze nieuwe exoplaneten ontdekt door de kleur van sterren heel nauwkeurig in de gaten te houden (zie het filmpje hieronder).
HARPS is nu ook in staat gebleken om het lichtrandje rondom een planeet die voor een ster langsgaat te analyseren. De gassen in de atmosfeer van een planeet absorberen bepaalde kleuren licht. Door te meten welke kleuren er ontbreken in het licht dat van rondom een planeet komt kan je uitrekenen welke gassen er in dat randje aanwezig moeten zijn. En dat is precies wat onderzoekers met GJ 1214b hebben gedaan.
De metingen geven geen uitsluitsel over de atmosferische samenstelling van de planeet, omdat niet alleen de samenstelling van de atmosfeer maar ook het weertype op de planeet kan zorgen voor de absorptie van bepaalde kleuren licht. Wel konden de wetenschappers een tweetal modellen ontwikkelen die de planeet kunnen beschrijven.
De eerste mogelijkheid is dat de planeet een atmosfeer heeft van hete waterdamp: stoom. Omdat de planeet erg dicht om zijn ster heen draait is het er heel heet, dus water aan het oppervlak van de planeet zou zeker in damp veranderen. De tweede mogelijkheid is een atmosfeer van waterstofgas, waarboven wolken en nevels het planeetoppervlak grotendeels bedekken. Dat tweede model lijkt erg op wat we in ons zonnestelsel bij de planeet Venus en de Saturnusmaan Titan waarnemen.
Hoewel de onderzoekers nog niet eenduidig vast hebben kunnen stellen hoe de atmosfeer van GJ 1214b er precies uit ziet, hebben ze wel aangetoond dat met een goede spectrograaf vanaf de aarde zulke metingen gewoon mogelijk zijn. Voor planeten die eens in de zoveel tijd voor hun ster langs draaien is een analyse van de atmosfeer daarom goed te doen. Het wordt natuurlijk lastiger als de planeten verder van de aarde staan, kleiner zijn of zelf verder van hun zon af staan.
Voor planeten die niet of bijna nooit voor hun ster langs draaien blijft het vooralsnog onmogelijk om iets over de atmosfeer te kunnen zeggen. Als we dus een rotsachtig balletje zo warm als de aarde vinden moeten we een flinke dosis geluk hebben om erachter te komen of je er ook kunt ademen.
Lees meer over exoplaneten op Kennislink:
Oeps: Onbekende tag `feed’ met attributen {"url"=>"https://www.nemokennislink.nl/kernwoorden/exoplaneet/exoplaneten/index.atom?m=of", “max”=>"10", “detail”=>"minder"}