Astronomen vinden verdampte metalen in de atmosfeer van een hete Jupiter

Artist impressie van WASP-121b
De atmosfeer van WASP-121b wordt tot ongeveer 2500 graden Celsius opgewarmd. Credit: NASA / ESA / G. Bacon, STSci.

Astronomen hebben met behulp van de HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher) spectrograaf van de La Silla sterrenwacht in Chili gasvormig magnesium, natrium, calcium, chroom, ijzer, nikkel en vanadium gevonden in de atmosfeer van WASP-121b. Dit is een hete Jupiter die ongeveer 881 lichtjaar van ons is verwijderd. De exoplaneet bevindt zich in het sterrenbeeld Puppis – Achtersteven.

WASP-121b is een gasreus die ongeveer 1,87 * Jupiter is en een massa van 1,18 * Jupiter heeft. De exoplaneet draait in slechts 1,3 dagen om zijn ster heen. Die ster is een ster van spectraalklasse F. De exoplaneet werd in 2016 ontdekt.

De planeet draait in een erg nauwe baan om zijn ster heen. Als de planeet nog een beetje dichterbij de ster zou komen dan zou die door de aantrekkingskracht van de ster uit elkaar worden getrokken.

Astronomen schatten de temperatuur van de planeet op ongeveer 2500 °C. Dat is heet genoeg om sommige metalen te laten koken.

Ondanks dat astronomen hadden aangenomen dat ultra hete planeten eenvoudige atmosferen hebben dit omdat er geen complexe chemische verbindingen bij deze temperaturen kunnen voorkomen hebben eerdere studies al aangetoond dat er van alles gaande is in de atmosfeer van WASP-121b.

Eerdere onderzoeken probeerden die complexe waarnemingen te verklaren met theorieën die de huidige onderzoeksgroep niet plausibel leken. Die studies gingen er van uit dat moleculen die het relatief zeldzame element vanadium bevatten de hoofdoorzaak waren van de complexe atmosfeer van WASP-121b.

Volgens de onderzoekers zou dat alleen maar verklaarbaar zijn als titanium, een ander meer voorkomend metaal, niet in de atmosfeer zou voorkomen. Men zocht dus naar een andere verklaring.

Met behulp van de hoge-resolutie HARPS spectrograaf van de La Silla sterrenwacht van de ESO in Chili vonden de onderzoekers magnesium (Mg), natrium (Na), calcium (Ca), chroom (Cr), ijzer (Fe), nikkel (Ni) en vanadium (V) in de atmosfeer van WASP-121b.

Als gevolg van de hoge temperaturen die op WASP-121b heersen zijn alle metalen verdampt waardoor de lucht op de exoplaneet onder meer bestaat uit verdampte metalen.

Volgens de onderzoekers kunnen dezelfde technieken gebruikt worden om te zoeken naar water, zuurstof en methaan in de atmosfeer van exoplaneten.

De uitgebreide kennis over de atmosfeer van WASP-121b bevestigt niet alleen het ultra hete karakter van de exoplaneet maar onderstreept ook het feit dat dit onderzoeksgebied een nieuw tijdperk is ingegaan. “Na jaren van catalogiseren wat er is doen we nu niet langer alleen metingen maar beginnen we echt te begrijpen wat de gegevens van de instrumenten ons laten zien”, aldus de onderzoekers.

Het artikel is gepubliceerd in het tijdschrift Astronomy & Astrophysics.

Artikel: H.J. Hoeijmakers et al. 2020. Hot Exoplanet Atmospheres Resolved with Transit Spectroscopy (HEARTS). IV. A spectral inventory of atoms and molecules in the high-resolution transmission spectrum of WASP-121b. A&A 641, A123; doi: 10.1051/0004-6361/202038365

Eerste publicatie: 10 oktober 2020
Bron: Sci-News