Een internationaal team onder leiding van Stefan Pelletier, promovendus aan de Universiteit van Montreal (Canada), heeft een gedetailleerde studie gemaakt van de grote, extreem hete exoplaneet WASP-76 b. Met behulp van de Gemini-North Telescope op Hawaï was het team in staat om de abundanties van elf chemische elementen in de atmosfeer van de planeet te meten, waaronder een aantal ‘rotsvormende’ elementen (Nature).
WASP-76 b bereikt extreme temperaturen, omdat hij zich heel dicht bij zijn moederster bevindt – een enorme ster op 634 lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Vissen.
Zijn massa is vergelijkbaar met die van de planeet Jupiter, maar zijn volume is bijna zes keer zo groot.
De planeet is dus behoorlijk opgezwollen. Doordat hij zo dicht bij zijn ster staat, heeft WASP-76 b een temperatuur van ruim boven de 2000°C.
Hierdoor zijn veel elementen die hier op aarde normaal gesproken gesteenten vormen (zoals magnesium en ijzer) verdampt en als gassen aanwezig in zijn hoge atmosfeer.
Het bestuderen van deze bijzondere planeet geeft een ongekend inzicht in de overvloed aan gesteente-vormende elementen in reuzenplaneten, omdat deze elementen bij koelere reuzenplaneten zoals Jupiter lager in de atmosfeer zitten en niet te detecteren zijn.
De abundanties van veel elementen die Pelletier en zijn team in de atmosfeer van de exoplaneet hebben gemeten – zoals mangaan, chroom, magnesium, vanadium, barium en calcium – komen heel goed overeen met die van zijn moederster en van onze eigen zon.
Deze hoeveelheden zijn het directe product van de oerknal, en de daaropvolgende miljarden jaren van stellaire nucleosynthese.
Hierdoor meten wetenschappers in alle sterren ongeveer dezelfde samenstelling.
Wel verschilt hun samenstelling van die van rotsachtige planeten zoals de aarde, die op een complexere manier zijn gevormd.
De resultaten van het nieuwe onderzoek wijzen erop dat reuzenplaneten mogelijk de globale samenstelling behouden van de protoplanetaire schijf waaruit ze zijn gevormd.
Maar interessant genoeg vertoont WASP-76 b in vergelijking met zijn ster juist een tekort aan sommige elementen: elementen die een hoge temperatuur nodig hebben om te verdampen, zoals titanium en aluminium.
De interpretatie van het ontdekkingsteam is dat de waargenomen samenstelling van de bovenste atmosferen van reuzenplaneten mogelijk extreem temperatuurgevoelig is.
Afhankelijk van de condensatietemperatuur van een element, zal het in gasvorm aanwezig zijn in het bovenste deel van de atmosfeer, of condenseren tot een vloeistof en naar grotere diepte zinken.
In gasvorm speelt het een belangrijke rol bij het absorberen van licht en is het waarneembaar voor astronomen.
Maar als het gecondenseerd is, verdwijnt het volledig uit het zicht.
Als deze bevinding wordt bevestigd, zou dat betekenen dat twee grote exoplaneten van iets verschillende temperaturen een heel andere atmosfeer kunnen hebben. Een andere interessante bevinding van Pelletier en zijn collega’s is de ontdekking van een molecuul dat vanadiumoxide heet.
Dit is van groot belang voor astronomen, omdat ze weten dat vanadiumoxide een grote invloed kan hebben op hete reuzenplaneten.
Het molecuul speelt een soortgelijke rol als ozon in de atmosfeer van de aarde: het is extreem efficiënt in het opwarmen van de bovenste atmosfeer.
Dit zorgt ervoor dat de temperatuur toeneemt met de hoogte in plaats van af te nemen, zoals bij koelere planeten het geval is. (EE)
(Image Credit: (International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/Spaceengine/M. Zamani)
