Planetologen hebben een buitengewoon ongebruikelijke exoplaneet ontdekt in het sterrenbeeld Cygnus, waarvan de atmosfeer tot zulke hoge temperaturen wordt verhit dat er wolken van titanium en ijzer in zweven. Hun bevindingen zijn gepubliceerd in het tijdschrift Nature.
“Toen we de eigenschappen van de KELT-9b-atmosfeer berekenden, realiseerden we ons dat deze volledig uit atomen zou bestaan, niet uit moleculen. Op basis van deze voorspellingen hebben we geprobeerd ijzer in zijn atmosfeer te vinden. Toen we dieper keken, kwamen we nog meer verrassingen tegen”, zegt Jens Hoeijmakers van de Universiteit van Genève, Zwitserland.
Astronomen noemen "hete Jupiters" verwarmde gasreuzen die slechts 2,2-75 miljoen kilometer van hun sterren verwijderd zijn. In het zonnestelsel nadert zelfs Mercurius de ster niet dichter dan 46 miljoen kilometer, en daarom heersen er echt helse temperaturen in de atmosferen van dergelijke planeten - ongeveer 1000-1300 graden Kelvin.
Het is veel gemakkelijker om dergelijke planeten te vinden dan andere hemellichamen, en ze vormen de meeste exomeren die de wetenschap kent. De ontdekking van "hete Jupiters" bracht wetenschappers voor het eerst met het feit dat de atmosfeer op dergelijke planeten kan bestaan uit extreem exotische materialen. Zo zijn er de laatste jaren gasreuzen ontdekt met lood- en glaswolken, maar ook lucht, bestaande uit verdampte metalen en gesteenten, in de bovenste lagen waarvan het soms regent van robijnen en saffieren.
Relatief recent hebben wetenschappers verschillende "hete Jupiters" gevonden, waarvan de atmosfeer werd verwarmd tot nog hogere temperaturen, meer dan 2,5 duizend graden Kelvin. Behalve de helse hitte hadden hun luchtlagen een ongebruikelijke structuur: ze waren heter aan de buitenkant en kouder aan de binnenkant, net als de stratosfeer van de aarde.
Dergelijke afwijkingen hebben ertoe geleid dat wetenschappers suggereren dat de atmosfeer van deze "ultra-hete Jupiters" wordt verwarmd door een soort superkrachtig broeikaseffect, dat kan worden gegenereerd door twee stoffen: titaniumoxide of vanadiumoxide.
Huymakers en zijn collega's bewezen dat titanium inderdaad aanwezig is in de atmosfeer van dergelijke werelden door KELT-9b te observeren, de heetste planeet in de melkweg, 650 lichtjaar verwijderd. Het bevindt zich ongewoon dicht bij het licht - een jaar duurt ongeveer 1,5 aardse dagen, waardoor helse temperaturen en buitengewoon ongebruikelijke atmosferische omstandigheden op het oppervlak heersen.
In het bijzonder wordt de 'zonnige' kant verwarmd tot een temperatuur van 4600 graden Kelvin (4326 graden Celsius), wat met een enorme marge het record van een andere super hete planeet, WASP-33b, bestrijkt, waarvan de atmosfeer 'slechts' wordt verwarmd tot 3200 graden Kelvin (2926 graden Celsius)). Vanwege zulke hoge temperaturen is de atmosfeer van KELT-9b erg ijl en bestaat deze in feite uit enkele atomen, omdat moleculen onder dergelijke omstandigheden eenvoudigweg niet kunnen worden gevormd.
Promotie video:
Deze waarneming bracht de auteurs van het artikel ertoe te geloven dat men in het spectrum van KELT-9b sporen kan vinden van die moleculen die gewoonlijk niet de atmosfeer van planeten binnendringen en niet vervallen tot individuele atomen, inclusief verbindingen van ijzer en titanium.
Op basis van dit idee analyseerden astronomen de beelden die eind juli vorig jaar met de HARPS-N-spectrograaf waren gemaakt, toen deze planeet voor het laatst door de schijf van de ster ging. Nadat ze het van interferentie hadden verwijderd, probeerden wetenschappers erin absorptie- en emissielijnen te vinden die verband houden met verschillende soorten ionen van deze metalen.
Het bleek dat zowel ijzer als titanium in grote hoeveelheden in de atmosfeer van KELT-9b aanwezig zijn. Dit kan verklaren waarom deze planeet zo heet is tot zulke hoge temperaturen. Verdere studie van de gegevens, zoals de auteurs van het artikel hopen, zal helpen om te begrijpen of water en koolmonoxide aanwezig zijn in de atmosfeer van "ultra-hete Jupiters", wat belangrijk is voor het onthullen van de chemische samenstelling van hun darmen en de geschiedenis van de vorming.
