Planeet WASP-33b heeft een stratosfeer

Stratosfeer WASP-33b
Stratosfeer WASP-33b (credit: wikipedia)

Met behulp van de Hubble Space Telescope hebben astronomen een stratosfeer ontdekt op de zware en hete exoplaneet WASP-33b. De stratosfeer is een onderdeel van de atmosfeer en is belangrijk voor leven.

De aanwezigheid van een stratosfeer kan aanwijzingen geven over de samenstelling en het ontstaan van een planeet. Deze atmosferische laag kan ontstaan als moleculen in de atmosfeer UV-licht en zichtbaar licht absorberen van een ster. Door deze absorptie warmt de stratosfeer op en functioneert als een soort zonnebrandcrème voor de planeet eronder.

Tot nu toe waren astronomen er niet zeker van dat dergelijke moleculen konden voorkomen in de atmosfeer van zware en hete exoplaneten.

Sommige van deze planeten hebben een zo hete atmosferische bovenlaag dat die eigenlijk langzaam in de ruimte weg kookt. Bij deze temperaturen verwacht men niet de moleculen die kunnen leiden tot meerlaagse structuren in de atmosfeer.

Bij de Aarde bevindt de stratosfeer zich boven de troposfeer. De troposfeer is de actieve laag waarin zich het weer afspeelt en die reikt vanaf de grond tot boven de bovenste wolkentoppen. In de troposfeer is het warm aan de onderzijde en koud op grotere hoogtes. In de stratosfeer is dat net andersom. In deze laag neemt de temperatuur met de hoogte toe. We noemen dit temperatuurinversie.

Op Aarde vindt de temperatuurinversie plaats doordat ozon in de atmosfeer het meeste van het UV-licht van de Zon absorbeert waardoor het het oppervlak niet kan bereiken. Hierdoor wordt onze biosfeer beschermd maar wordt de stratosfeer opgewarmd. Vergelijkbare temperatuurinversies vinden plaats in de stratosferen van andere planeten in ons zonnestelsel. Bij Jupiter en Saturnus is het niet ozon maar zijn het koolwaterstoffen die hier voor verantwoordelijk zijn.

Echter noch ozon noch koolwaterstoffen zijn bestand tegen de hoge temperaturen die heersen op de meeste bekende exoplaneten en dit leidt tot discussies of stratosferen wel kunnen bestaan bij dergelijke planeten.

Met behulp van de Wide Field Camera 3 aan boord van de Hubble Space Telescope hebben astronomen echter nu een temperatuurinversie waargenomen in de atmosfeer van de hete exoplaneet WASP-33b. Deze planeet is ongeveer 4,5 keer zo zwaar als Jupiter en draait in een baan om de ster WASP-33 (HD 15082). De ster bevindt zich op een afstand van 380 lichtjaar in het sterrenbeeld Andromeda.

De astronomen hebben waarnemingen van de Hubble gebruikt en gecombineerd met eerdere gegevens om de emissie van water te bepalen en de vergelijken met de emissie van gas dieper in de atmosfeer van de planeet. Ze ontdekten dat er bij een temperatuur van ongeveer 3300 graden Celsius emissie van water in de stratosfeer plaatsvond. De rest van de emissie was afkomstig van gas dieper in de atmosfeer bij een temperatuur van ongeveer 1650 graden Celsius.

Ze leverden ook bewijs dat er titaandioxide voorkomt in de atmosfeer van WASP-33b. Dit is één van de schaarse componenten die veel zichtbaar licht en UV-licht kunnen absorberen en in staat zijn om bij dergelijke hoge temperaturen in gasvorm aanwezig te blijven in de atmosfeer van een hete planeet.

Het begrijpen van chemische processen in onze eigen atmosfeer is belangrijk om atmosferische processen bij exoplaneten te bestuderen. Deze bevindingen betekenen een belangrijke doorbraak bij de bestudering van exoplaneten.

Bron: diverse persberichten,12 juni 2015