Astronomen hebben ontdekt dat de goed bestudeerde exoplaneet WASP-12b bijna geen licht reflecteert, waardoor het in wezen pikzwart lijkt. Deze ontdekking werpt nieuw licht op de atmosferische samenstelling van de planeet en weerlegt ook eerdere hypothesen over de atmosfeer van WASP-12b. De resultaten staan ​​ook in schril contrast met waarnemingen van een andere exoplaneet van vergelijkbare grootte.

Met behulp van de Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) op de NASA/ESA Hubble-ruimtetelescoop, een internationaal team onder leiding van astronomen aan de McGill University, Canada, en de Universiteit van Exeter, VK, hebben gemeten hoeveel licht de exoplaneet WASP-12b reflecteert - zijn albedo - om meer te weten te komen over de samenstelling van zijn atmosfeer.

De resultaten waren verrassend, legt hoofdauteur Taylor Bell uit, een masterstudent sterrenkunde aan de McGill University die verbonden is aan het Institute for Research on Exoplanets:"Het gemeten albedo van WASP-12b is maximaal 0,064. Dit is een extreem lage waarde, waardoor de planeet donkerder is dan vers asfalt!" Dit maakt WASP-12b twee keer minder reflecterend dan onze maan, die een albedo van 0,12 heeft. Bell voegt eraan toe:"Het lage albedo laat zien dat we nog veel te leren hebben over WASP-12b en andere soortgelijke exoplaneten."

WASP-12b draait om de zonachtige ster WASP-12A, op ongeveer 1400 lichtjaar afstand, en sinds de ontdekking in 2008 is het een van de best bestudeerde exoplaneten geworden. Met een straal van bijna twee keer die van Jupiter en een jaar van iets meer dan één aardse dag, WASP-12b is gecategoriseerd als een hete Jupiter. Omdat het zo dicht bij zijn moederster staat, de aantrekkingskracht van de ster heeft WASP-12b uitgerekt tot een eivorm en de oppervlaktetemperatuur van zijn daglichtzijde verhoogd tot 2600 graden Celsius.

De hoge temperatuur is ook de meest waarschijnlijke verklaring voor het lage albedo van WASP-12b. "Er zijn andere hete Jupiters waarvan is vastgesteld dat ze opmerkelijk zwart zijn, maar ze zijn veel cooler dan WASP-12b. Voor die planeten, er wordt gesuggereerd dat dingen als wolken en alkalimetalen de reden zijn voor de absorptie van licht, maar die werken niet voor WASP-12b omdat het zo ongelooflijk heet is, ’ legt Bel uit.

De daglichtzijde van WASP-12b is zo heet dat er geen wolken kunnen ontstaan ​​en alkalimetalen worden geïoniseerd. Het is zelfs heet genoeg om waterstofmoleculen op te splitsen in atomaire waterstof, waardoor de atmosfeer meer als de atmosfeer van een ster met een lage massa gaat werken dan als een planetaire atmosfeer. Dit leidt tot het lage albedo van de exoplaneet.

Om het albedo van WASP-12b te meten, observeerden de wetenschappers de exoplaneet in oktober 2016 tijdens een zonsverduistering, toen de planeet bijna in volle fase was en een tijdje achter zijn moederster ging. Dit is de beste methode om het albedo van een exoplaneet te bepalen, omdat het gaat om het direct meten van de hoeveelheid licht die wordt gereflecteerd. Echter, deze techniek vereist een precisie die tien keer groter is dan traditionele transitobservaties. Met behulp van Hubble's Space Telescope Imaging Spectrograph waren de wetenschappers in staat om het albedo van WASP-12b op verschillende golflengten te meten.

"Nadat we het albedo hadden gemeten, vergeleken we het met spectrale modellen van eerder voorgestelde atmosferische modellen van WASP-12b", legt Nikolay Nikolov (Universiteit van Exeter, VK), co-auteur van de studie. "We hebben geconstateerd dat de gegevens overeenkomen met geen van de twee momenteel voorgestelde modellen.". De nieuwe gegevens geven aan dat de WASP-12b-atmosfeer is samengesteld uit atomaire waterstof en helium.

WASP-12b is pas de tweede planeet met spectraal opgeloste albedo-metingen, de eerste is HD 189733b, nog een hete Jupiter. Met de gegevens die Bell en zijn team verzamelden, konden ze bepalen of de planeet meer licht reflecteert naar het blauwe of het rode uiteinde van het spectrum. Hoewel de resultaten voor HD 189733b suggereren dat de exoplaneet een diepblauwe kleur heeft, WASP-12b, anderzijds, reflecteert op geen enkele golflengte licht. WASP-12b doet, echter, licht uitstralen vanwege de hoge temperatuur, waardoor het een rode tint krijgt die lijkt op een heet gloeiend metaal.

"Het feit dat de eerste twee exoplaneten met gemeten spectrale albedo significante verschillen vertonen, toont het belang van dit soort spectrale waarnemingen aan en benadrukt de grote diversiteit onder hete Jupiters, ’ besluit Bell.

De resultaten verschijnen op 14 september online in The Astrofysische journaalbrieven .