Een internationaal team van astronomen heeft als eerste ter wereld isotopen gedetecteerd in de atmosfeer van een exoplaneet. Het gaat om verschillende vormen van koolstof in de gasvormige reuzenplaneet TYC 8998-760-1 b op een afstand van 300 lichtjaar in het sterrenbeeld Musca. Het zwakke signaal is gemeten met ESO's Very Large Telescope in Chili en lijkt erop te wijzen dat de planeet relatief rijk is aan koolstof-13. De astronomen speculeren dat dit komt omdat de planeet zich op grote afstand van zijn moederster heeft gevormd. Het onderzoek wordt donderdag gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature.

Isotopen zijn verschillende vormen van hetzelfde atoom, maar met variërend aantal neutronen in de kern. Bijvoorbeeld, koolstof met zes protonen heeft typisch zes neutronen (koolstof-12), maar af en toe zeven (koolstof-13) of acht (koolstof-14). Dit verandert niet veel aan de chemische eigenschappen van koolstof, maar isotopen worden op verschillende manieren gevormd en reageren vaak iets anders op de heersende omstandigheden. Isotopen worden dan ook gebruikt in een breed scala van onderzoeksgebieden:van het opsporen van hart- en vaatziekten of kanker tot het bestuderen van klimaatverandering en het bepalen van de ouderdom van fossielen en gesteenten.

Heel speciaal

De astronomen waren in staat om koolstof-13 van koolstof-12 te onderscheiden omdat het straling absorbeert met enigszins verschillende kleuren. "Het is echt heel bijzonder dat we dit kunnen meten in een exoplaneetatmosfeer, op zo'n grote afstand, " zegt Leidse promovendus Yapeng Zhang, eerste auteur van het artikel.

De astronomen hadden verwacht dat ongeveer één op de 70 koolstofatomen koolstof-13 zou zijn, maar voor deze planeet lijkt het twee keer zoveel te zijn. Het idee is dat de hogere koolstof-13 op de een of andere manier verband houdt met de vorming van de exoplaneet.

Co-auteur Paul Mollière, van het Max Planck Instituut voor Astronomie in Heidelberg, Duitsland, zegt, "De planeet is meer dan 150 keer verder verwijderd van zijn moederster dan onze aarde van onze zon. Op zo'n grote afstand, ijs is mogelijk gevormd met meer koolstof-13, waardoor de hogere fractie van deze isotoop in de atmosfeer van de planeet vandaag."

'Mijn exoplaneet'

De planeet zelf, TYC 8998-760-1 b, werd pas twee jaar geleden ontdekt door de Leidse Ph.D. student Alexander Bohn, co-auteur van het artikel. "Het is geweldig dat deze ontdekking dicht bij 'mijn' planeet is gedaan. Het zal waarschijnlijk de eerste van vele zijn."

Ignas Snellen, hoogleraar in Leiden en jarenlang de drijvende kracht achter dit onderwerp, is vooral trots. "De verwachting is dat isotopen in de toekomst verder zullen helpen begrijpen hoe, waar en wanneer planeten ontstaan. Dit is slechts het begin."