Waarnemingen van de exoplaneet WASP-39b met de Webb-ruimtetelescoop, onder leiding van Natalia Batalha van de Universiteit van Californië te Santa Cruz (VS), hebben een schat aan informatie opgeleverd over diens dichte atmosfeer (Nature).
WASP-39b is een ‘donzige’ versie van de planeet Saturnus in ons eigen zonnestelsel – al weten we niet of hij ringen heeft.
Hij draait om een 700 lichtjaar verre ster die iets minder massa heeft dan onze zon.
Bij de nieuwe waarnemingen is gebruik gemaakt van zogeheten transits oftewel planeetovergangen.
Zo’n transit vindt plaats als een om een ster draaiende planeet van ons uit gezien voor zijn moederster langs trekt.
Exoplaneten staan doorgaans te ver weg om daadwerkelijk te kunnen waarnemen hoe het donkere planeetschijfje voor zijn ster schuift.
Maar wat wel kan worden waargenomen zijn de bijbehorende helderheidsvariaties.
Tijdens een transit blokkeert de planeet immers een deel van het sterlicht.
De aldus veroorzaakte helderheidsdipjes kunnen worden gebruikt om meer te weten te komen over de atmosfeer van de exoplaneet.
WASP-39b heeft een relatief dikke atmosfeer. Als je tijdens een transit de planeet daadwerkelijk tegen de heldere ster zou zien afsteken (wat niet zo is), zou je een donker schijfje zien, omgeven door een dunne gekleurde ring van sterlicht dat door de atmosfeer van de planeet is gefilterd.
Dit heeft tot gevolg dat het ‘dimmen’ van het sterlicht kleurafhankelijk is: het hangt af van de golflengte waarop we de ster en haar planeet waarnemen.
Als het donkere planeetschijfje bijvoorbeeld omgeven is door een dunne blauwe ring, betekent dit dat zijn atmosfeer wel blauw licht doorlaat, maar geen rood licht.
Hierdoor zou het dimmen van het sterlicht door een roodfilter duidelijker te zien zijn dan door een blauwfilter.
De Webb-ruimtetelescoop neemt bij onderzoeken als deze de transit niet waar door filters, maar maakt gebruik van spectroscopie om de planeetovergang op een breed scala van infrarode golflengten te observeren.
Door deze spectroscopische waarnemingen te vergelijken met modellen van de atmosfeer van de planeet hebben de astronomen een schat aan informatie kunnen verzamelen.
In augustus van dit jaar maakten Batalha en haar team al de ontdekking bekend van koolstofdioxide in de atmosfeer van WASP-39b.
Van een toen nog raadselachtig kenmerk in het spectrum is nu vastgesteld dat het door zwaveldioxide wordt veroorzaakt.
Net als ozon in de aardatmosfeer worden zwaveldioxidemoleculen gevormd wanneer de bovenste delen van de atmosfeer van een exoplaneet worden bestookt met energierijke fotonen van diens moederster.
Het feit dat WASP-39b zo dicht bij zijn ster staat (acht keer dichterbij dan Mercurius bij onze zon) maakt hem tot een ideaal onderzoeksobject voor deze reacties.
Uit andere gegevens kunnen conclusies worden getrokken over het vormingsproces van de planeet.
Met name de verhoudingen tussen koolstof en zuurstof, kalium en zuurstof, en zwavel en waterstof wijzen op een ontstaansgeschiedenis waarbij kleine rotsachtige objecten (‘planetesimalen’) op elkaar botsten en samensmolten tot de huidige, vrij grote planeet.
Het gegeven dat WASP-39b veel meer zuurstof bevat dan koolstof, suggereert dat hij aanvankelijk veel verder van zijn ster verwijderd was dan nu.
De vergelijking van waarnemingen met modellen leverde ook informatie op over het wolkendek van de planeet: dat is geen egale ‘deken’, maar een versnipperde verzameling wolken, die niet uit water bestaan, maar uit sulfiden en silicaten. (EE)
(Image Credit: NASA, ESA, CSA & J. Olmsted (STScI)
