Je leest:

Planeet is zo heet dat ijzer er verdampt

Planeet is zo heet dat ijzer er verdampt

Heetst bekende exoplaneet bevat ijzer- en titaniumgas

Auteur: | 17 augustus 2018
Denis Bajram

Wat betreft temperatuur doet exoplaneet KELT-9b met ongeveer vierduizend graden niet onder voor een ster. Wetenschappers hebben de atmosfeer van de atmosfeer ‘doorgelicht’ en vonden er voor het eerst sporen van ijzer en titanium in gasvorm.

Vreemd is het niet dat KELT-9b de heetste bekende exoplaneet is. De planeet met een gewicht van twee keer dat van Jupiter staat extreem dichtbij KELT-9, een hete ster met een oppervlaktetemperatuur van zo’n tienduizend graden. KELT-9b warmt daardoor aan de ‘dagkant’ op tot meer dan 4000 graden. Die zinderende hitte is genoeg om metalen te verdampen.

Dat is precies wat wetenschappers uit onder andere Zwitserland nu voor het eerst hebben gezien. De atmosfeer van KELT-9b, die geanalyseerd wordt als de planeet voor zijn ster langstrekt, blijkt sporen van ijzer en titanium in gasvorm te bevatten, een primeur. Het onderzoek is deze week gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature.

Planeten doorlichten

Sodium in atmosphere of exoplanet hd 209458
Het ‘doorlichten’ van een atmosfeer van een exoplaneet. Een deel van het sterlicht valt door de atmosfeer van de exoplaneet en bereikt de aarde. Daar wordt met een spectrometer gekeken welke soorten licht uit het spectrum zijn gefilterd (de zwarte verticale lijnen). Aan de hand daarvan is te zeggen welke stoffen er in de planeetatmosfeer zitten.

Sinds de ontdekking van de allereerste exoplaneet in 1992 is de catalogus gegroeid tot duizenden exoplaneten. Naast bijvoorbeeld de grootte en de afstand tot de ster, willen wetenschappers ook weten of er een atmosfeer is en waaruit deze bestaat. Een zogenoemde overgang geeft daarvoor aanwijzingen, als de planeet vanaf de aarde gezien precies voor zijn ster langstrekt. Een deel van het licht van de ster valt dan door de atmosfeer heen. De stoffen in de atmosfeer absorberen specifieke golflengtes licht en dat vormt als het ware een herkenbare handtekening in het lichtspectrum.

Maar er is een complicatie: chemische verbindingen hebben vaak een karakteristieke absorptie in het infrarode spectrum. En laat dat nu net het soort straling zijn dat nauwelijks door onze eigen atmosfeer heen komt (ook vanwege absorptie). Telescopen op aarde hebben daardoor doorgaans moeite om signaturen van stoffen uit het licht van verre exoplaneten te halen.

De overweldigende hitte van KELT-9b helpt nu een handje. Het is er zó heet dat chemische verbindingen er breken en veel stoffen waarschijnlijk als losse atomen en ionen aanwezig zijn, ook metalen als ijzer en titanium. Deze atomen absorberen ook licht, maar dan uit het zichtbare spectrum, en daar weten grote telescopen op aarde wél raad mee.

De Telescopio Nazionale Galileo op het Canarische eiland La Palma samen met de spectrometer HARPS-North wisten tijdens een bijna vier uur durende overgang in de zomer van 2017 een duidelijk absorptiesignaal van ijzer- en titaniumgas op te pikken.

Artist's impression of kelt 9b orbiting kelt 9
Impressie van exoplaneet KELT-9b bij zijn ster. In werkelijkheid is deze exoplaneet niet direct vanaf de aarde zichtbaar, maar wordt zijn bestaan afgeleid uit veranderingen in het sterlicht.

Perfect laboratorium

Voor het bestaan van leven is KELT-9b ongeveer de laatste plek waar je zoekt. “Voor een groep onderzoekers maakt dat deze planeet een minder interessant doelwit voor verder onderzoek. Die mensen kijken liever naar rotsachtige exoplaneten zoals die van TRAPPIST-1”, zegt Lucas Ellerbroek, sterrenkundige van de Universiteit van Amsterdam. “Maar KELT-9b is extreem, en daarom voor het onderzoek aan planeetatmosferen enorm interessant.”

Volgens Ellerbroek hoeft deze ontdekking overigens niet te betekenen dat de atmosfeer tjokvol zit met ijzer- en titaniumgas. Deze stoffen geven een relatief sterk signaal, ook in lage concentraties. “Wat verder onderzoek makkelijker maakt is dat de planeet iedere anderhalve dag voor zijn planeet langs trekt. Er zijn dus veel kansen om hem te onderzoeken”, zegt hij.

Uitkijken naar James Webb

James webb space telescope mirror37
Een deel van de spiegels van ruimtetelescoop James Webb tijdens een test in het laboratorium. Webb was in de jaren 60 directeur van ruimtevaartorganisatie NASA, onder andere tijdens het Apolloprogramma.

KELT-9b is de heetste bekende exoplaneet, maar hij is in goed gezelschap van andere zogeheten ‘hete Jupiters’: grote gasplaneten die in kleine banen om hun ster trekken. Er zijn er zo’n 120 bekend, maar daarbij moet wel opgetekend worden dat ze relatief makkelijk te vinden zijn. Hete Jupiters zijn een bijzondere categorie exoplaneten volgens Ellerbroek. “Waarschijnlijk ontstaan deze planeten verder van hun ster, daar waar in vormende planetenstelsels meer materiaal beschikbaar is voor het ‘groeien’ van grote hemellichamen”, zegt hij. “Hoe deze planeten zo dicht bij hun ster terechtkomen, is de grote vraag die veel astronomen in dit veld bezighoudt.”

Wie daar wellicht meer licht op zal schijnen is ruimtetelescoop James Webb, die na veel vertragingen waarschijnlijk in 2021 de ruimte in gaat. Met een 6,5 meter grote spiegel en een gevoeligheid in het optische en infraroodspectrum kan deze telescoop zowel moleculen als atomen in exoplaneetatmosferen detecteren. “Iedereen in dit vakgebied kijkt enorm uit naar die lancering”, zegt Ellerbroek.

Bron

  • Hoeijmakers H. et al., Atomic iron and titanium in the atmosphere of the exoplanet KELT-9b, Nature (15 augustus 2018), DOI:10.1038/s41586-018-0401-y
Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 17 augustus 2018

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.