Een internationaal team van astronomen heeft niet alleen wolken gedetecteerd op de verre exoplaneet WASP-127b, maar ook hun hoogte met ongekende precisie gemeten. Een presentatie door Dr. Romain Allart op het Europlanet Science Congress (EPSC) 2021 laat zien hoe, door gegevens van een ruimtetelescoop en een telescoop op de grond te combineren, het team heeft de bovenste structuur van de atmosfeer van de planeet kunnen onthullen. Dit maakt de weg vrij voor soortgelijke studies van vele andere verre werelden.

WASP-127b, op meer dan 525 lichtjaar afstand, is een "hete Saturnus" - een gigantische planeet die qua massa vergelijkbaar is met Saturnus en die heel dicht bij zijn zon draait. Het team observeerde de planeet voor zijn moederster langs om patronen te detecteren die ingebed raken in het sterlicht wanneer het door de atmosfeer van de planeet wordt gefilterd en veranderd door de chemische bestanddelen. Door infraroodwaarnemingen van de ESA/NASA Hubble Space Telescope (HST) en zichtbaar lichtmetingen van de ESPRESSO-spectrograaf van de Very Large Telescope van de European Southern Observatory in Chili te combineren, de onderzoekers waren in staat om verschillende delen van de atmosfeer te onderzoeken. De resultaten brachten enkele verrassingen met zich mee.

'Eerst, zoals eerder gevonden op dit type planeet, we hebben de aanwezigheid van natrium gedetecteerd, maar op een veel lagere hoogte dan we hadden verwacht. Tweede, er waren sterke waterdampsignalen in het infrarood, maar helemaal niet op zichtbare golflengten. Dit houdt in dat waterdamp op lagere niveaus wordt afgeschermd door wolken die ondoorzichtig zijn bij zichtbare golflengten maar transparant zijn in het infrarood, ' zei Allart, van de iREx/Université de Montréal en Université de Genève, die de studie leidde.

De gecombineerde gegevens van de twee instrumenten stelden de onderzoekers in staat de hoogte van de wolken te verkleinen tot een atmosferische laag met een druk tussen 0,3 en 0,5 millibar.

'We kennen de samenstelling van de wolken nog niet, behalve dat ze niet zijn samengesteld uit waterdruppels zoals op aarde, ' zei Allart. 'We vragen ons ook af waarom het natrium op een onverwachte plek op deze planeet wordt gevonden. Toekomstige studies zullen ons helpen niet alleen meer te begrijpen over de atmosferische structuur, maar over WASP-127b, dat blijkt een fascinerende plek te zijn.'

Met een volledige baan rond zijn ster in ongeveer vier dagen, WASP-127b ontvangt 600 keer meer straling dan de aarde en ervaart temperaturen tot 1100 graden Celsius. Dit blaast de planeet op tot een straal die 1,3 keer groter is dan Jupiter, met slechts een vijfde van de massa, waardoor het een van de minst dichte of "fluffiest" exoplaneten is die ooit zijn ontdekt.

Het uitgebreide karakter van pluizige exoplaneten maakt ze gemakkelijker te observeren, en dus is WASP-127b een ideale kandidaat voor onderzoekers die werken aan atmosferische karakterisering.

De observaties van het team met het ESPRESSO-instrument suggereren ook dat, in tegenstelling tot planeten in ons zonnestelsel, WASP-127b draait niet alleen in de tegenovergestelde richting dan zijn ster, maar ook in een ander vlak dan het equatoriale vlak.

'Zo'n uitlijning is onverwacht voor een hete Saturnus in een oud sterrenstelsel en kan worden veroorzaakt door een onbekende metgezel, ' zei Allart. 'Al deze unieke eigenschappen maken van WASP-127b een planeet die in de toekomst zeer intensief bestudeerd zal worden.'

De Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations (ESPRESSO) is 's werelds meest nauwkeurige spectrograaf voor radiale snelheidsmetingen, een methode om exoplaneten te detecteren.

De auteurs willen Dr. Jessica Spake en haar team bedanken voor het vrijgeven van de verfijnde HST-gegevens die in dit werk zijn gebruikt.