WASP-121b is een exoplaneet op 850 lichtjaar van de aarde, in minder dan twee dagen om zijn ster draait - een proces dat de aarde een jaar kost om te voltooien. WASP-121b staat heel dicht bij zijn ster - ongeveer 40 keer dichter dan de aarde bij de zon. Deze nabijheid is ook de belangrijkste reden voor de immens hoge temperatuur van ongeveer 2, 500 tot 3, 000 graden Celsius. Dit maakt het een ideaal studieobject om meer te leren over ultrahete werelden.

Onderzoekers onder leiding van Jens Hoeijmakers, eerste auteur van de studie en postdoctoraal onderzoeker bij het National Center of Competence in Research PlanetS aan de universiteiten van Bern en Genève, onderzochte gegevens die waren verzameld door de HARPS-spectrograaf met hoge resolutie. Ze konden aantonen dat er in totaal minstens zeven gasvormige metalen voorkomen in de atmosfeer van WASP-121b. De resultaten zijn onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Astronomie en astrofysica .

Onverwachte complexiteit in de atmosfeer van exoplaneet WASP-121b

WASP-121b is sinds zijn ontdekking uitgebreid bestudeerd. "De eerdere studies toonden aan dat er veel gaande is in de atmosfeer, ", legt Jens Hoeijmakers uit. En dit ondanks het feit dat astronomen hadden aangenomen dat ultrahete planeten vrij eenvoudige atmosferen hebben, omdat er niet veel complexe chemische verbindingen kunnen worden gevormd in zo'n zinderende hitte. Dus hoe kwam WASP-121b aan deze onverwachte complexiteit?

"Eerdere studies probeerden deze complexe waarnemingen te verklaren met theorieën die mij niet plausibel leken, ", zegt Hoeijmakers. De studies hadden het vermoeden dat moleculen met het relatief zeldzame metaal vanadium de belangrijkste oorzaak waren van de complexe atmosfeer in WASP-121b. Volgens Hoeijmakers, echter, dit zou alleen zin hebben als een meer gewoon metaal, titanium, ontbraken in de atmosfeer. Dus gingen Hoeijmakers en zijn collega's op zoek naar een andere verklaring. "Maar het bleek dat ze gelijk hadden, " geeft Hoeijmakers ondubbelzinnig toe. "Tot mijn verbazing we hebben zelfs sterke kenmerken van vanadium gevonden in de waarnemingen." echter, titaan ontbrak. Dit bevestigde op zijn beurt de veronderstelling van Hoeijmakers.

verdampte metalen

Maar het team maakte andere, onverwachte ontdekkingen. Naast vanadium, ontdekten ze onlangs zes andere metalen in de atmosfeer van WASP-121b:ijzer, chroom, calcium, natrium, magnesium en nikkel. "Alle metalen zijn verdampt als gevolg van de hoge temperaturen die op WASP-121b heersen, " legt Hoeijmakers uit, "zo ervoor zorgen dat de lucht op de exoplaneet bestaat uit verdampte metalen, onder andere."

Een nieuw tijdperk in onderzoek naar exoplaneten

Dergelijke gedetailleerde resultaten stellen onderzoekers in staat om conclusies te trekken over de chemische processen die plaatsvinden op dergelijke planeten, bijvoorbeeld. Dit is een cruciale vaardigheid voor de niet al te verre toekomst, wanneer groter, er zullen gevoeligere telescopen en spectrografen worden ontwikkeld. Hiermee kunnen astronomen de eigenschappen van kleinere, koelere rotsachtige planeten vergelijkbaar met de aarde. "Met dezelfde technieken die we tegenwoordig gebruiken, in plaats van alleen handtekeningen van gasvormig ijzer of vanadium te detecteren, zullen we ons kunnen concentreren op biohandtekeningen, tekenen van leven zoals de handtekeningen van water, zuurstof en methaan, ’, zegt Hoeijmakers.

De uitgebreide kennis over de atmosfeer van WASP-121b bevestigt niet alleen het ultrahete karakter van de exoplaneet, maar onderstreept ook het feit dat dit onderzoeksgebied een nieuw tijdperk ingaat, zoals Hoeijmakers het stelt:"Na jaren inventariseren wat er is, we nemen nu niet meer alleen metingen, " legt de onderzoeker uit, "maar we beginnen echt te begrijpen wat de gegevens van de instrumenten ons laten zien. Hoe planeten op elkaar lijken en van elkaar verschillen. Op dezelfde manier, misschien, dat Charles Darwin de evolutietheorie begon te ontwikkelen na het karakteriseren van talloze diersoorten, we beginnen meer te begrijpen over hoe deze exoplaneten werden gevormd en hoe ze werken."