Astronomen uit de Verenigde Staten, Frankrijk en Schotland hebben, dankzij waarnemingen met de Hubble, de aanwezigheid van water in de atmosfeer van exoplaneet HAT-P-26b bevestigd. Bovendien schatten de onderzoekers het aandeel elementen dat zwaarder is dan waterstof in het gasomhulsel van de planeet - het bleek klein te zijn, dat buiten het eerder ontdekte patroon valt. Volgens de auteurs is de atmosfeer van HAT-P-26b waarschijnlijk vrijwel onveranderd gebleven sinds het ontstaan van de planeet. Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Science.
De overgrote meerderheid van bekende exoplaneten werd op twee manieren ontdekt: door middel van de transitmethode (wanneer de planeet de ster een beetje dimt door tussen hem en de aardse waarnemer te passeren) of door Doppler-analyse (wanneer de zwaartekracht van de planeet ervoor zorgt dat de ster licht heen en weer beweegt). Met hun hulp kun je enkele parameters van de baan van de planeet bepalen, beperkingen stellen aan de grootte of massa. Het is echter onmogelijk om erachter te komen wat deze of die exoplaneet inhoudt met behulp van Doppler-methoden.
Doorgangen van de planeet stellen je in staat om zijn gasschil te verkennen, als deze groot genoeg is. Op het moment dat de planeet voor de schijf van de ster begint te bewegen, gaat een deel van het licht van de ster door zijn gasomhulsel. Afhankelijk van de gassen waaruit de atmosfeer bestaat, beginnen sommige delen van het spectrum van de ster te worden geabsorbeerd. Water en kooldioxide hebben bijvoorbeeld karakteristieke absorptiebanden - ze liggen in het infrarode gebied van het spectrum. Door het spectrum van een ster tijdens en vóór de doorgang te vergelijken, kunnen astronomen precies bepalen in welke spectrale bereiken de atmosfeer van de exoplaneet absorbeert en kunnen ze voorspellingen doen over de samenstelling ervan.
Voor het eerst werden in 2015 watersporen in HAT-P-26b geregistreerd - met behulp van de gecombineerde gegevens van de Spitzer-telescoop en waarnemingen op de grond. Deze exoplaneet bevindt zich op ongeveer 430 lichtjaar van de aarde en is een "hete Neptunus", waarvan de evenwichtstemperatuur op het oppervlak ongeveer 1000 Kelvin (730 graden Celsius) is. Door de kleine versnelling van de zwaartekracht kan een hemellichaam een dichte en hoge atmosfeer hebben. De planeet draait in ongeveer 4,2 dagen om de ster van het systeem - een oranje dwerg.
Hannah R. Wakeford et al. / Wetenschap, 2017
In het nieuwe werk hebben de auteurs het spectrum van waarnemingen van de exoplaneet uitgebreid en de Hubble-ruimtetelescoop gebruikt om transits in het zichtbare en nabij-infrarode bereik te observeren. Dit maakte het mogelijk om extra absorptiebanden te zien die op betrouwbare wijze de aanwezigheid van water in de atmosfeer van de planeet aangaven. Opgemerkt moet worden dat HAT-P-26b geen waterwereld kan worden genoemd - vanwege de te hoge temperatuur op de planeet.
Naast het observeren van water in de atmosfeer, waren astronomen in staat om de metalliciteit van de schaal van de gasreus te schatten. Dit is het relatieve aandeel van elementen die zwaarder zijn dan helium in de samenstelling van het object. Op basis van waarnemingen in het zonnestelsel en in een aantal exoplaneten (WASP-43b en HAT-P-11b), hebben astronomen een patroon opgemerkt - met een toename van de grootte van de planeet neemt de metalliciteit af. Met andere woorden, het aandeel van zware elementen in Jupiter is veel kleiner dan in Uranus of Neptunus. Deze waarneming werd de basis voor enkele hypothesen over de evolutie van de planeten. HAT-P-26b verlaat dit patroon: met afmetingen die vergelijkbaar zijn met Neptunus, is de metalliciteit ervan ongeveer hetzelfde als die van Jupiter.
Volgens astronomen kunnen de verschillen tussen HAT-P-26b en andere planeten met een bekende metalliciteit en massa betekenen dat het evolutieproces om de een of andere reden verschilde van het algemeen aanvaarde proces. De auteurs wijzen erop dat de gasomhulling van HAT-P-26b hoogstwaarschijnlijk dezelfde is als in de eerste perioden van het bestaan van de exoplaneet. Bovendien is de exoplaneet waarschijnlijk niet in botsing gekomen met andere planetesimalen, en zijn de meeste van zijn zware elementen geconcentreerd in de kern.
Promotie video:
De auteurs merken op dat dit een unieke situatie is wanneer een exoplaneet zo gedetailleerd is bestudeerd. Op zich is zo'n resultaat al een belangrijke prestatie.
Vladimir Korolev
