Deze exoplaneet is aan zijn tweede atmosfeer bezig

De exoplaneet Gliese 1132 b
Artiest impressie van de exoplaneet GJ 1132 b. Credit: NASA/ESA/R. Hurt (IPAC/Caltech)

Astronomen hebben een exoplaneet gevonden die zijn atmosfeer heeft verloren aan een nabije rode dwerg en nu door middel van vulkanisme een nieuwe aan het maken is. Deze dappere exoplaneet, Gliese 1132 b bevindt zich op een afstand van ongeveer 41 lichtjaar van de Aarde.

Exoplaneet Gliese 1132 b lijkt veel op de Aarde maar er zijn ook grote verschillen. De planeet is veel groter dan de Aarde maar dichtheid en atmosferische druk komen overeen. Ook zijn beide planeten ongeveer 4,5 miljard jaar oud. En net zoals de Aarde is Gliese 1132 b begonnen als een hete planeet die later afkoelde en met een atmosfeer die rijk was aan waterstof.

De achtergronden van beide planeten zijn echter duidelijk verschillend.

De aarde is altijd een aardse, rotsachtige planeet geweest maar Gliese 1132 b is zijn leven begonnen als een op Neptunus lijkende planeet. Nieuw onderzoek heeft aangetoond dat een nabij gelegen rode dwerg de oorspronkelijke waterstof- en heliumrijke atmosfeer met zijn krachtige straling heeft vernietigd totdat er een rotsachtige kern overbleef. Gliese 1132 b is technisch gezien nu een aardse planeet. Het researchartikel over deze ontdekking zal gepubliceerd worden in het Astronomical Journal maar een voordruk is nu al beschikbaar op arXiv.

De auteurs van het artikel baseren hun conclusies op directe waarnemingen van de exoplaneet en op theoretische modellen. De exoplaneet werd waargenomen met behulp van de Hubble Space Telescope. Met behulp hiervan kon men de “tweede atmosfeer” waarnemen en die bestaat uit moleculair waterstof, waterstofcyanide, methaan en een aerosol die doet denken aan smog op Aarde.

De onderzoekers denken dat de atmosfeer die ze nu waarnemen is geregenereerd dus het zou een secundaire atmosfeer kunnen zijn. Men nam voorheen aan dat deze sterk bestraalde planeten behoorlijk saai zouden want ze hebben immers geen atmosfeer meer. Maar uitgaande van de waarnemingen met de Hubble concludeerden ze dat Gliese 1132 b in ieder geval nog een atmosfeer moet hebben.

De astronomen denken dat veel van de huidige waterstof op de planeet van tevoren werd vastgehouden nadat het was geabsorbeerd in de gesmolten magmamantel. Vulkanische processen zorgen er nu voor dat deze opgeslagen waterstof van onderaf weglekt en de nieuwe atmosfeer bijtankt.

Volgens de auteurs werkt dit proces al vroeg in het leven van de planeet, als de ster nog heter is. Dan koelt de ster af en is de planeet daar gewoon. Dus je hebt dit mechanisme waarmee je de eerste 100 miljoen jaar van de atmosfeer kunt afkoken en dan komen de dingen tot rust. En als je de atmosfeer kunt regenereren dan kun je die misschien behouden.

GJ 1132 b heeft slechts 1,5 dag nodig voor een volledige baan om zijn ster. De planeet is vermoedelijk vatbaar voor getijdewerkingen waarbij zwaartekrachten de planeet van binnen kneden. Ondanks zijn snelle omlooptijd volgt de planeet een elliptische baan en dat resulteert in een effect dat wetenschappers ‘zwaartekrachtpompen” noemen. Terwijl GJ 1132 b heen en weer zwaait wisselt hij tussen strekken en pletten. Hierdoor wordt er een motor geproduceerd die getijdenkrachten aandrijft en op zijn beurt het behoud van een vloeistofmantel.

Het oppervlak van deze planeet is vermoedelijk niet echt dik, misschien maar een paar honderd meter. Het terrein is waarschijnlijk redelijk vlak met scheuren die door getijdenwerkingen zijn ontstaan. Hieruit lekt gestaag waterstof naar de atmosfeer.

Het nieuwe onderzoek heeft vermoedelijk gevolgen voor de studie van vergelijkbare objecten elders in ons sterrenstelsel.

De detectie van een atmosfeer op deze rotsachtige planeet doet de mogelijkheid ontstaan dat de talrijke krachtig bestraalde superaardse planeten, waarvan men aanneemt dat ze de verdampte kernen van sub-Neptunusplaneten zijn, onder gunstige omstandigheden detecteerbare atmosferen kunnen herbergen, aldus de onderzoekers in hun studie.

De grote vraag is nu hoe vaak dit gebeurt. Is dit slechts een bizar toeval? Deze vraag zou beantwoordt kunnen worden door de aankomende James Webb Space Telescope die met zijn infrarood mogelijkheden gemakkelijk planeten zoals deze zou moeten kunnen zien. Bovendien zou de JWST ook gebruikt kunnen worden om GJ 1132 b te bestuderen en nieuwe gegevens te verstrekken om deze resultaten te bevestigen.

Artikel: Detection of an Atmosphere on a Rocky Exoplanet

Eerste publicatie: 15 maart 2021
Bron: Gizmodo en anderen