Wetenschappers hebben een atmosfeer van een exoplaneet ontdekt die vrij is van wolken, markeert een cruciale doorbraak in de zoektocht naar een beter begrip van de planeten buiten ons zonnestelsel.

Een internationaal team van astronomen, onder leiding van Dr. Nikolay Nikolov van de Universiteit van Exeter, hebben ontdekt dat de atmosfeer van de 'hete Saturnus' WASP-96b wolkenvrij is.

Met behulp van Europa's 8,2 m Very Large Telescope in Chili, het team bestudeerde de atmosfeer van WASP-96b toen de planeet voor zijn gastster passeerde. Dit stelde het team in staat om de afname van sterlicht veroorzaakt door de planeet en haar atmosfeer te meten, en daarmee de atmosferische samenstelling van de planeet te bepalen.

Net zoals de vingerafdrukken van een persoon uniek zijn, atomen en moleculen hebben een unieke spectrale eigenschap die kan worden gebruikt om hun aanwezigheid in hemellichamen te detecteren. Het spectrum van WASP-96b toont de volledige vingerafdruk van natrium, die alleen kan worden waargenomen voor een atmosfeer zonder wolken.

De resultaten zijn gepubliceerd in een prestigieus onderzoekstijdschrift Natuur op 7 mei 2018.

WASP-96b is een typische 1300K hete gasreus die qua massa vergelijkbaar is met Saturnus en 20% groter is dan Jupiter. De planeet passeert periodiek een zonachtige ster op 980 lichtjaar afstand in het zuidelijke sterrenbeeld Phoenix, halverwege tussen de zuidelijke juwelen Fomalhaut (α Piscis Austrini) en Achernar (α Eridani).

Er is al lang voorspeld dat natrium aanwezig is in de atmosfeer van gigantische exoplaneten van hete gassen, en in een wolkenvrije atmosfeer zou het spectra produceren die qua vorm vergelijkbaar zijn met het profiel van een kampeertent.

Nikolaj Nikolaj, hoofdauteur en van de Universiteit van Exeter zei; "We hebben meer dan twintig transitspectra van exoplaneten bekeken. WASP-96b is de enige exoplaneet die volledig wolkenvrij lijkt te zijn en zo'n duidelijke natriumsignatuur vertoont, waardoor de planeet een maatstaf wordt voor karakterisering.

"Tot nu, natrium werd onthuld als een zeer smalle piek of bleek volledig te ontbreken. Dit komt omdat het karakteristieke 'tentvormige' profiel alleen diep in de atmosfeer van de planeet kan worden geproduceerd en voor de meeste planeet wolken in de weg lijken te staan".

Het is bekend dat wolken en nevelen voorkomen op enkele van de heetste en koudste planeten en exoplaneten van het zonnestelsel. De aan- of afwezigheid van wolken en hun vermogen om licht te blokkeren speelt een belangrijke rol in het totale energiebudget van planetaire atmosferen.

"Het is moeilijk te voorspellen welke van deze hete atmosferen dikke wolken zullen hebben. Door het volledige scala aan mogelijke atmosferen te zien, van zeer bewolkt tot bijna onbewolkt zoals WASP-96b, we zullen een beter begrip krijgen van waar deze wolken van gemaakt zijn; " legt professor Jonathan J. Fortney uit, studie co-auteur, gevestigd in het Other Worlds Laboratory (OWL) van de Universiteit van Californië, Santa Cruz (UCSC).

De natriumsignatuur in WASP-96b suggereert een atmosfeer zonder wolken. Door de observatie kon het team meten hoe overvloedig natrium in de atmosfeer van de planeet is, het vinden van niveaus die vergelijkbaar zijn met die in ons eigen zonnestelsel.

"WASP-96b zal ons ook een unieke kans bieden om de abundanties van andere moleculen te bepalen, zoals water, koolmonoxide en kooldioxide met toekomstige waarnemingen ", voegt co-auteur Ernst de Mooij van Dublin City University toe.

Natrium is het zevende meest voorkomende element in het heelal. Op aarde, natriumverbindingen zoals zout geven zeewater zijn zoute smaak en de witte kleur van zoutpannen in woestijnen.

In het dierenleven, Van natrium is bekend dat het de hartactiviteit en het metabolisme reguleert. Natrium wordt ook gebruikt in technologie, zoals in de natriumdampstraatverlichting, waar het geeloranje licht produceert.

Het team wil kijken naar de handtekening van andere atmosferische soorten, zoals water, koolmonoxide en kooldioxide met de Hubble- en James Webb-ruimtetelescopen en telescopen op de grond.

'Een absolute hoeveelheid natrium voor een wolkenvrije 'hete Saturnus'-exoplaneet' is op 7 mei 2018 gepubliceerd in Nature.