Eivormige WASP-121b lekt metalen

WASP-121b
Artist’s impression van WASP-121b. Credit: NASA, ESA, and G. Bacon (STSci)

Deze hete Jupiter draait zo dicht om zijn ster heen dat de aantrekkingskrachten van de ster de planeet uitrekken tot de vorm van een ei. Da’s nog niet alles, de temperatuur op de planeet is zo hoog dat metaal uit de atmosfeer verdampt en in de ruimte verdwijnt. Het is voor het eerst dat astronomen een dergelijk fenomeen waarnemen.

Het gaat om de planeet WASP-121b die zich op een afstand van ongeveer 880 lichtjaar van de Aarde bevindt. Vanuit de atmosfeer lekken de metalen magnesium en ijzer de ruimte in. Het onderzoek is onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Astronomical Journal.

WASP-121b heeft een massa van ongeveer 1,8 * Jupiter en draait in slechts 1,275 dagen om zijn ster heen. Op die korte afstand zijn de aantrekkingskrachten van de Zon zó sterk dat WASP-121b op het randje van uit elkaar getrokken worden, zit. Het is niet ondenkbeeldig dat dit gaat gebeuren want de planeet zit echt helemaal op de grens. Door die enorme aantrekkingskracht is de planeet vervormd en heeft hij de vorm van een ei.

Volgens David Sing, astronoom aan de Johns Hopkins universiteit in Baltimore en hoofdauteur van het artikel is het te vergelijken met de getijden op de oceanen die door de Maan worden veroorzaakt. In ons geval trekt de Maan aan de oceanen dus de oceaan die zich het dichtste bij de Maan bevindt beweegt richting de Maan en daar is het dan vloed. Aan de tegenovergestelde richting wordt er niet zo hard aan de oceaan getrokken en ontstaat er geen uitstulping. Het Aarde-oceaan-systeem wordt een beetje vervormd en krijgt de vorm van een ei.

Op WASP-121b gebeurt is gelijkaardigs maar dan op een vele malen grotere schaal. Volgens Sing is het deel van de planeet dat zich het dichtste bij de ster bevindt ongeveer 10% groter dan het normaal zou moeten zijn.

Tegelijkertijd zorgt de immense straling van de ster ervoor dat de atmosfeer van WASP-121b tot een temperatuur van meer dan 2200 Kelvin wordt verwarmd. Onderzoek afgelopen jaar heeft al aangetoond dat WASP-121b zo heet is dat watermoleculen in de atmosfeer uit elkaar worden getrokken.

In hun nieuwe onderzoek laten Sing en zij collega’s zien dat de extreme hitte in de bovenste lagen van de atmosfeer er voor zorgen dat metalen verdampen van WASP-121b. Het nieuwe onderzoek is het eerste dat dit fenomeen demonstreert. Vanuit de onderste lagen van de atmosfeer verplaatsten ijzer en magnesium zich naar de bovenste lagen van de atmosfeer. Hier blijft het als gevolg van de hoge temperaturen in gasvorm aanwezig. In de bovenste laag reageren deze metalen met het lichtere waterstof en heliumgas en op die manier verdwijnen ze in de ruimte.

Er zijn al wel eerder metalen gevonden bij exoplaneten en het is bekend dat die via de atmosfeer kunnen ontsnappen echter de meeste modellen hebben dergelijke metalen niet opgenomen in hun voorspellingen en het was daarom voor de onderzoekers een grote verrassing om deze metalen op dergelijke grote hoogtes aan te treffen.

De waarnemingen werden gedaan met de Imaging Spectrograaf van de Hubble Space Telescope. In het nabije infrarode gebied vonden de onderzoekers de spectra van ijzer en magnesium. Dat gebeurde op het moment dat de planeet, vanaf de Aarde gezien, voorlangs de ster bewoog. Deze waarneemtechniek staat bekend als de transitiemethode. Uitgaande van de extreme temperaturen op WASP-121b wilden de onderzoekers proberen te zien of het ontsnappen van deze metalen inderdaad mogelijk was.

De onderzoekers dachten een kans te hebben om de zwaardere elementen te zien ontsnappen. Ze zochten voornamelijk naar magnesium maar er zijn in de atmosferen van andere exoplaneten ook al signalen van ijzer gevonden. Deze metalen kunnen mede ontsnappen omdat de planeet zo groot en een lage dichtheid heeft. De aantrekkingskracht van de planeet is dus relatief zwak. Deze planeet wordt actief ontdaan van zijn atmosfeer.

Tijdens hun analyse moesten Sing en zijn collega’s goed opletten dat de ster de metingen niet zou vertroebelen. Gelukkig hadden ze ook toegang tot de gegevens van de TESS-missie van de NASA. Die gaf hun een goed beeld hoe actief de ster is en hiermee konden ze ook de activiteit van de ster als mogelijk signaal elimineren.

Wat WASP-121b zelf betreft: volgens Sing is de planeet ten dode opgeschreven. De hete Jupiter zal uiteindelijk door de ster uit elkaar worden getrokken.

De huidige schattingen zeggen dat dat binnen nu en 10 miljoen jaar zou kunnen gaan gebeuren. In astronomische termen is dat niet heel erg lang. In de komende tien jaar hopen astronomen te kunnen zien dat de baan van de planeet langzaam kleiner gaat worden. Dan kan ook veel beter berekend worden hoe lang de planeet nog te gaan heeft.

 

Eerste publicatie: 3 augustus 2019
Bron persbericht Hubble Space Telescope & anderen




%d bloggers liken dit: