Een baanbrekende nieuwe studie die de 'primitieve atmosfeer' rond een verre wereld blootlegt, zou een cruciale doorbraak kunnen zijn in de zoektocht naar hoe planeten zich vormen en ontwikkelen in verre sterrenstelsels.

Een team van internationale onderzoekers, co-lead door Hannah Wakeford van NASA en professor David Sing van de Universiteit van Exeter, heeft een van de meest gedetailleerde studies tot nu toe uitgevoerd van een 'warme Neptunus' - een planeet die qua grootte vergelijkbaar is met onze eigen Neptunus, maar die dichter om zijn zon draait.

De studie onthulde dat de exoplaneet - gevonden op ongeveer 430 lichtjaar van de aarde - een atmosfeer heeft die bijna volledig bestaat uit waterstof en helium, met een relatief wolkenloze lucht.

Deze primitieve atmosfeer suggereert dat de planeet hoogstwaarschijnlijk dichter bij zijn moederster of later in de ontwikkeling van het zonnestelsel is gevormd. of allebei, vergeleken met de ijsreuzen Neptunus of Uranus.

Cruciaal, de ontdekking zou ook grote implicaties kunnen hebben voor hoe wetenschappers denken over de geboorte en ontwikkeling van planetaire systemen in verre sterrenstelsels.

Het onderzoek is gepubliceerd in toonaangevend tijdschrift, Wetenschap , op 11 mei 2017.

Professor Sing, van de afdeling Astrofysica van de Universiteit van Exeter zei:"Deze opwindende nieuwe ontdekking laat zien dat er veel meer diversiteit is in de atmosferen van deze exoplaneten dan we eerder dachten.

"Deze 'Warme Neptunus' is een veel kleinere planeet dan die we in de diepte hebben kunnen karakteriseren, dus deze nieuwe ontdekking over zijn atmosfeer voelt als een grote doorbraak in ons streven om meer te leren over hoe zonnestelsels worden gevormd, en hoe het zich verhoudt tot het onze."

Om de atmosfeer van de planeet - HAT-P-26b genaamd - te bestuderen, gebruikten de onderzoekers gegevens die werden verzameld toen de planeet voor zijn moederster passeerde, gebeurtenissen die transits worden genoemd.

Tijdens een doorreis, een fractie van het sterlicht wordt gefilterd door de atmosfeer van de planeet, die sommige golflengten van licht absorbeert, maar andere niet. Door te kijken hoe de handtekeningen van het sterrenlicht veranderen als gevolg van deze filtering, onderzoekers kunnen achteruit werken om de chemische samenstelling van de atmosfeer te achterhalen.

In dit geval, het team verzamelde gegevens van vier afzonderlijke transits gemeten door NASA's Hubble Space Telescope, en twee gezien door NASA's Spitzer Space Telescope.

De analyse leverde voldoende details op om te bepalen dat de atmosfeer van de planeet relatief helder is van wolken en een sterke watersignatuur heeft - ook de beste meting van water tot nu toe op een exoplaneet van deze omvang.

De onderzoekers gebruikten de watersignatuur om de metalliciteit te schatten, een indicatie van hoe rijk de planeet is aan alle elementen die zwaarder zijn dan waterstof en helium. Astronomen berekenen de metalliciteit omdat het hen aanwijzingen geeft over hoe een planeet is gevormd.

Om planeten te vergelijken op basis van hun metalliciteiten, wetenschappers gebruiken de zon als referentiepunt - vergelijkbaar met het beschrijven hoeveel cafeïne verschillende dranken bevatten door ze te vergelijken met een standaard kopje koffie.

In ons zonnestelsel, de metalliciteit in Jupiter (5 keer groter dan de zon) en Saturnus (10 keer) suggereert dat deze 'gasreuzen' bijna volledig zijn gemaakt van waterstof en helium. Neptunus en Uranus, echter, zijn rijker aan de zwaardere elementen, met een metaalgehalte van ongeveer 100 keer die van de zon.

Wetenschappers denken dat dit gebeurde omdat, toen het zonnestelsel vorm kreeg, Neptunus en Uranus vormden zich in een gebied aan de rand van de enorme stofschijf, gas en puin dat rond de onrijpe zon wervelde.

Als resultaat, ze zouden zijn gebombardeerd met veel ijzig puin dat rijk was aan zwaardere elementen. Jupiter en Saturnus, in tegenstelling tot, gevormd in een warmer deel van de schijf en zou daarom minder van het ijzige puin zijn tegengekomen.

Deze nieuwe studie, maar deze nieuwe studie ontdekte dat HAT-P-26b tegen de trend ingaat. Het onderzoeksteam gelooft dat zijn metalliciteit slechts ongeveer 4,8 keer die van de zon is - veel dichter bij de waarde voor Jupiter dan voor Neptunus.

Hanna Wakeford, die eerder studeerde aan de Universiteit van Exeter en nu een postdoctoraal onderzoeker is bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, leidde de studie.

Hannah zei:"Astronomen zijn net begonnen met het onderzoeken van de atmosferen van deze verre planeten met massa van Neptunus, en bijna meteen we vonden een voorbeeld dat tegen de trend in ons zonnestelsel ingaat. Dit soort onverwachte resultaten is waarom ik zo dol ben op het verkennen van de atmosferen van buitenaardse planeten."

Co-auteur Tiffany Kataria van het Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Californië voegde toe:"Het is nog steeds zeldzaam om zoveel informatie te hebben over een warme Neptunus, dus het gelijktijdig analyseren van deze datasets is een prestatie op zich."