Met helium omhulde planeten zijn mogelijk heel normaal

Artist impression warme Neptunus

Artist impression van een warme Neptunus die mogelijk een heliumrijke atmosfeer heeft (credit: NASA/JPL)

Planeten met een atmosfeer die rijk is aan helium komen wellicht heel veel voor in ons sterrenstelsel. Dit zegt een theorie die met behulp van data van de Sputzer Telescope van de NASA is opgesteld.

De drijven niet als ballonnen door de lucht en je gaat er ook niet met een hoog stemmetje van praten maar planeten met een heliumrijke atmosfeer vormen mogelijk een aparte klasse van planeten in ons sterrenstelsel. Onderzoekers die gebruik maakten van data die met de Spitzer Telescope zijn verzameld, nemen aan dat warme planeten met de grootte van Neptunus en omhuld door heliumrijke wolken algemeen voorkomen. Dergelijke planeten komen overigens niet voor in ons eigen zonnestelsel.

Voorafgaand aan de studie hadden de onderzoekers een verrassend groot aantal zogenoemde warme Neptunussen in ons zonnestelsel onderzocht. De Kepler Telescope van de NASA heeft honderden kandidaat planeten ontdekt die in deze categorie vallen. Het zijn planeten met de grootte van Neptunus die erg dicht om hun ster draaien, vergelijkbaar met de planeet Mercurius of zelfs nog dichter bij. Op deze planeten heersen temperaturen van 1000 graden Celsius of meer en ze draaien in slechts enkele dagen om hun ster heen.

In de nu uitgevoerde studie stelt het team van onderzoekers dat sommige warme Neptunussen een atmosfeer kunnen hebben die verrijkt is met helium. Ze stellen dat de nabijheid van de planeet tot zijn ster er toe kan leiden dat waterstof in de atmosfeer van de planeet er uit wordt gekookt. Waterstof is vier keer lichter dan helium en met het verdwijnen van de waterstof wordt de helium geconcentreerder. Het zou een geleidelijk proces zijn dat zich in een periode van 10 miljard jaar voltrekt. Ter vergelijking: onze Aarde is ongeveer 4,5 miljard jaar oud.

Men neemt aan dat warme Neptunussen een kern van gesteente hebben of een vloeibare kern hebben die wordt omringd door gas. Als helium inderdaad de meest voorkomende component in hun atmosfeer is dan zullen dergelijke planeten een wit of grijs uiterlijk hebben. Onze eigen Neptunus heeft een heldere blauwe kleur die wordt veroorzaakt doordat methaan in de atmosfeer het rode licht absorbeert

Een gebrek aan methaan in een bepaalde warme Neptunus, GJ 436b, was voor de onderzoekers de aanleiding om deze theorie op te stellen. GJ 436b bevindt zich op een afstand van 33 lichtjaar en was al eerder door de Spitzer Telescope onderzocht en toen werd er wel koolstof aangetoond maar geen methaan. Een verrassing voor de astronomen want methaan bevat een koolstofatoom en vier waterstofatomen en dergelijke planeten zouden heel veel waterstof moeten hebben. Waarom was het waterstof dan niet gekoppeld aan koolstof om methaan te vormen?

Uitgaande van de nieuw opgestelde theorie is het waterstof heel langzaam door toedoen van de zeer nabije sterren weg gekookt uit de atmosfeer van de planeet. Als er minder waterstof aanwezig is dan kan het zuurstof zich binnen aan koolstof om zo koolstofmonoxide te vormen en dat is precies wat de Spitzer Telescope bij GJ 436b aantrof.

De volgende stap om de nieuwe theorie te testen is om bij andere warme Neptunussen te zoeken naar signalen van koolstofmonoxide en koolstofdioxide die als indicator voor een heliumrijke atmosfeer dienen. De onderzoekers hebben dat het mogelijk wordt om het de Hubble Space Telescope of met zijn opvolger, de James Webb Space Telescope, dit helium rechtstreeks waar te nemen.

Bron: diverse persberichten, 12 juni 2015