Voor het eerst isotopen gemeten in de atmosfeer van een exoplaneet

Artist impressie van exoplaneet TYC 8998-760-1 b
Artist impressie van exoplaneet TYC 8998-760-1 b. Credit: Arndt Stelter, CC BY-SA 4.0 via Wikimedia Commons

Een internationaal team van astronomen is er in geslaagd om voor het eerst isotopen in de atmosfeer van een exoplaneet te meten. Het gaat om verschillende vormen van koolstof in de atmosfeer van de gasreus TYC 8998-760-1 b. Deze planeet bevindt zich in de richting van het sterrenbeeld Musca – Vlieg op een afstand van zo’n 300 lichtjaar van de Aarde.

Het zwakke signaal werd gemeten met de Very Large Telescope van de ESO in Chili en lijkt erop te duiden dat de planeet relatief rijk is aan Koolstof-13. De astronomen vermoedden dat de planeet op grote afstand van zijn ster is ontstaan. Het onderzoek za gepubliceerd worden in het tijdschrift Nature.

Isotopen zijn verschillende vormen van hetzelfde atoom maar met een verschillend aantal neutronen in hun kern. Zo heeft koolstof met 6 protonen ook 6 neutronen (Koolstof-12) maar er zijn er ook met 7 neutronen (Koolstof-13) en 8 neutronen (Koolstof-14).

Dit verandert niet veel aan de chemische eigenschappen van koolstof maar isotopen ontstaan op verschillende manieren en reageren een beetje anders onder de heersende omstandigheden, isotopen worden daarom in verschillende onderzoeksgebieden gebruikt: van het detecteren van hart- en vaatziektes of kanker tot het bestuderen van klimaatveranderingen en het bepalen van de leeftijd van fossielen en gesteente.

Heel speciaal

De astronomen waren in staat om koolstof-13 van koolstof-12 te onderscheiden doordat het straling op iets andere golflengtes absorbeert. Volgens promovenda Yapeng Zhang, van de universiteit van Leiden en eerste auteur van het artikel is het heel bijzonder dat we dit kunnen meten in de atmosfeer van een exoplaneet.

De astronomen hadden verwacht dat 1 op de 70 koolstofatomen een 13C zijn maar voor deze planeet zijn het er twee keer zo veel. Het idee is dat het hogere 13C gehalte ergens iets te maken heeft met het ontstaan van de exoplaneet. Volgens coauteur Paul Molliere van het Max Planck Instituut voor Astronomie in Heidelberg, Duitsland bevindt de exoplaneet zich 150 keer verder van zijn ster weg dan de Aarde van de Zon. Op die grote afstand is er mogelijk ijs ontstaan met meer 13C-atomen en dat zorgt dan ook voor een hoger gehalte van dit isotoop in de atmosfeer van de planeet.

“Mijn exoplaneet”

De exoplaneet TYC 8998-760-1 b werd 2 jaar geleden ontdekt door de Leidse promovendus Alexander Bohn, nu ook coauteur van het artikel. Hij vindt het geweldig dat de deze ontdekking is gedaan bij “zijn” planeet en hoopt dat er nog vele ontdekkingen zullen volgen.

Professor Ignas Snellen was verschillende jaren de drijvende kracht achter dit onderzoek is trots. Het is volgens hem de verwachting dat in de toekomst isotopen een bijdrage zullen leveren om te begrijpen hoe, waar en wanneer exoplaneten ontstaan. Dit is volgens hem nog pas het begin.

Artikel: The 13CO-rich atmosphere of a young accreting super-Jupiter ; pdf-versie

 

Eerste publicatie: 18 juli 2021
Bron: NOVA & anderen