exoplaneten, planeten in andere zonnestelsels, kunnen heel dicht bij hun gastheersterren draaien. Wanneer de gastster veel heter is dan de zon, de exoplaneet wordt zo heet als een ster. De heetste "ultra-hete" planeet werd vorig jaar ontdekt door Amerikaanse astronomen. Vandaag, een internationaal team onder leiding van onderzoekers van de Universiteit van Genève (UNIGE), die samenwerkte met theoretici van de Universiteit van Bern (UNIBE), Zwitserland, ontdekte de aanwezigheid van ijzer- en titaniumdampen in de atmosfeer van deze planeet. De detectie van deze zware metalen werd mogelijk gemaakt door de oppervlaktetemperatuur van de planeet, die meer dan 4000 graden bereikt. Deze ontdekking is gepubliceerd in het tijdschrift Natuur .

KELT-9 is een ster op 650 lichtjaar van de aarde in het sterrenbeeld Cygnus (de Zwaan). Met een temperatuur van meer dan 10, 000 graden, het is bijna twee keer zo heet als de zon. Deze ster draait om een ​​gigantische gasplaneet KELT-9b, die 30 keer dichterbij is dan de afstand van de aarde tot de zon. Door deze nabijheid, de planeet draait in 36 uur om zijn ster en wordt verwarmd tot een temperatuur van meer dan 4, 000 graden. Het is niet zo heet als de zon, maar heter dan vele sterren. Momenteel, we weten nog niet hoe zo'n planetaire atmosfeer eruitziet, of hoe het onder dergelijke omstandigheden kan evolueren.

De NCCR PlanetS-onderzoekers hebben theoretisch onderzoek gedaan naar de atmosfeer van de planeet KELT-9b. "De resultaten van deze simulaties laten zien dat de meeste moleculen die daar worden gevonden in atomaire vorm zouden moeten zijn, omdat de bindingen die ze bij elkaar houden worden verbroken door botsingen tussen deeltjes die optreden bij deze extreem hoge temperaturen, " legt Kevin Heng uit, hoogleraar aan de UNIBE. Dit is een direct gevolg van de extreme temperatuur. Hun studie voorspelt ook dat het mogelijk moet zijn om gasvormig atomair ijzer in de atmosfeer van de planeet waar te nemen met behulp van huidige telescopen.

Licht onthult de chemische componenten van de atmosfeer

Het onderzoeksteam had deze planeet precies geobserveerd terwijl hij voor zijn moederster bewoog (d.w.z. tijdens een transit). Tijdens het vervoer, een klein deel van het licht van de ster filtert door de atmosfeer van de planeet, en analyse van dit gefilterde licht kan de chemische samenstelling van de atmosfeer onthullen. Dit wordt bereikt met een spectrograaf, die wit licht scheidt in zijn samenstellende spectrum. ijzerdamp, indien aanwezig, een herkenbare vingerafdruk zou achterlaten in het spectrum van de planeet.

Met behulp van de HARPS-Noord-spectrograaf, gebouwd in Genève en geïnstalleerd op de Telescopio Nazionale Galileo in La Palma, astronomen ontdekten een sterk signaal dat overeenkomt met ijzerdamp in het spectrum van de planeet. "Met de theoretische voorspellingen in de hand, het was alsof ik een schatkaart volgde, " zegt Jens Hoeijmakers, een onderzoeker aan de universiteiten van Genève en Bern en hoofdauteur van de studie. "En toen we dieper in de gegevens doken, we vonden nog meer, " voegt hij eraan toe. Het team ontdekte ook de handtekening van titanium in dampvorm.

Deze ontdekking onthult de atmosferische eigenschappen van een nieuwe klasse van zogenaamde 'ultra-hete Jupiter'. Echter, wetenschappers geloven dat veel exoplaneten volledig zijn verdampt in omgevingen die vergelijkbaar zijn met KELT-9b. Hoewel deze planeet waarschijnlijk massief genoeg is om totale verdamping te weerstaan, deze nieuwe studie toont de sterke impact van stellaire straling op de samenstelling van de atmosfeer aan. Inderdaad, deze waarnemingen bevestigen dat de hoge temperaturen op deze planeet de meeste moleculen uit elkaar doen vallen, inclusief die met ijzer of titanium. In koelere gigantische exoplaneten, deze atomaire soorten worden verondersteld te zijn verborgen in gasvormige oxiden of in de vorm van stofdeeltjes, waardoor ze moeilijk te detecteren zijn. Dit is niet het geval op KELT-9b. "Deze planeet is een uniek laboratorium om te analyseren hoe atmosferen kunnen evolueren onder intense stellaire straling, " concludeert David Ehrenreich, hoofdonderzoeker bij het VIER ACES-team van UNIGE.