Atmosfeer ontdekt bij nabije super-Aarde

In 2015 ontdekten astronomen een interessante planeet bij een ster die zich op een afstand van 39 lichtjaar van de Aarde bevindt. De Venus-achtige planeet draait in een nauwe baan om zijn ster maar desondanks leek deze planeet koud genoeg te zijn om een atmosfeer te kunnen hebben. Er ontstond een wetenschappelijke discussie of de planeet GJ 1138b een “droge Venus” of een “natte Venus” zou zijn.

Dankzij een de gezamenlijke inspanning van een internationaal team van astronomen weten we nu dat de planeet GJ 1138b een atmosfeer heeft. Het is voor het eerst dat er een atmosfeer is aangetoond bij een zogenoemde super-Aarde met een lage massa. Daar komt nog bij dat GJ 1138b de meest aardachtige planeet is die een atmosfeer heeft.

Het team van astronomen maakte gebruikt van de 2,2 meter ESO/MPG telescoop van de Europese sterrenwacht op la Silla. Ze namen de planeet waar in drie verschillende golflengtes als die voor zijn ster langs bewoog. De planeet draait met een periode van 1,6 dagen om zijn ster en dat betekent dat die overgangen zeer frequent plaatsvinden. Tijdens een overgang neemt de helderheid van de ster een heel klein beetje af.

De afname van de hoeveelheid licht werd op 7 verschillende golflengtes in het zichtbare en nabije infrarode deel van het spectrum waargenomen. Op één van die golflengtes (Infrarood) leek de planeet een beetje groter te zijn. Dit duidt op de aanwezigheid van een grote atmosfeer die het meest sterlicht doorgaat maar op één golflengte ondoorzichtig is.

Daarna werden er simulaties uitgevoerd om de samenstelling van de atmosfeer de achterhalen. Vermoedelijk gaat het om een dikke atmosfeer die rijk aan water en of methaan is en dat is in strijd met de meest recente theorieën dat de planeet een dunne ijle atmosfeer zou hebben en een zogenoemde “droge Venus” zou moeten zijn.

Het is ook voor het eerst dat er een atmosfeer is bevestigd bij een planeet die niet significant groter en zwaarder is dan de Aarde. Er zijn al vaker atmosferen aangetoond bij exoplaneten maar dan ging het altijd om gasreuzen of planeten die vele malen groter zijn dan de Aarde, de zogenoemde super-Aardes. GJ 1132b echter heeft een massa van 1,6 * de Aarde en een straal van 1,4 * de Aarde.

Deze ontdekkingen zijn ook een grote stap voorwaarts in de zoektocht naar leven buiten ons zonnestelsel. Astronomen proberen de chemische samenstelling van de atmosfeer van een planeet te ontrafelen om op die manier aan te kunnen geven of die bewoonbaar is of niet. Daar waar de juiste combinatie van chemische onbalansen voorkomt is de aanwezigheid van levende organismes de mogelijke oorzaak hiervoor.

De mogelijkheid om de bepalen dat een planeet aan de onderkant van de super-Aarde schaal een atmosfeer heeft is een belangrijke stap op weg naar het bepalen of een exoplaneet bewoonbaar is. Het aantonen van een atmosfeer bij een planeet die in een baan om een rode dwergster draait is ook goed nieuws omdat dit type ster de meest voorkomende in het heelal is en recent onderzoek heeft aangetoond dat ze mogelijk ons belangrijkste doel zijn in de zoektocht naar bewoonbare planeten.

Naast de ontdekking de laatste jaren van verschillende aardse planeten bij rode dwergen, waaronder de zeven planeten rond TRAPPIST-1, wijst recent onderzoek ook uit dat dergelijke sterren veel planeten kunnen hebben. Maar er zijn ook twijfels of rode dwergen niet te veranderlijk en instabiel zijn om bewoonbare werelden te hebben.

Een van de belangrijkste issues is dat sterren met een kleine massa vaak sterke magneetvelden hebben en daardoor dus ook grote hoeveelheden röntgen- en ultraviolette straling uitzenden. Deze hoogenergetische fotonen hebben de neiging om moleculen in de atmosfeer te vernietigen en mogelijk ook een atmosfeer volledig te kunnen verdampen. Het feit dat er een atmosfeer is gevonden rond GJ 1132b betekent dat een dergelijke planeet in staat is om gedurende miljarden jaren een atmosfeer in stand te houden. Zelfs als die atmosfeer wordt gebombardeerd door hoogenergetische fotonen van zijn ster.

In de toekomst is GJ 1132b vermoedelijk een belangrijk object voor de Hubble Space Telescope, de Very large Telescope (VLT) van de ESO in Chili en de nieuwe generatie telescopen zoals de James Web Space Telescope die in 2018 gelanceerd moet worden.

Meer informatie: Max Planck Institute for Astronomy

Eerste publicatie: 9 april 2017