Astronomen hebben een verre planeet ontdekt met een overvloed aan helium in de atmosfeer, die is opgezwollen om op een opgeblazen ballon te lijken.

Een internationaal team van onderzoekers, waaronder Jessica Spake en Dr. David Sing van de Universiteit van Exeter, hebben het inerte gas gedetecteerd dat ontsnapt uit de atmosfeer van de exoplaneet HAT-P-11b - gevonden op 124 lichtjaar van de aarde en in het sterrenbeeld Cygnus.

De opmerkelijke doorbraak werd geleid door onderzoekers van de Universiteit van Genève, die de exoplaneet observeerde met behulp van de spectrograaf Carmenes, geïnstalleerd op de 4-meter telescoop in Calar Alto, Spanje.

Voor de eerste keer, de gegevens onthulden de snelheid van heliumatomen in de bovenste atmosfeer van de exoplaneet, die even groot is als Neptunus. Het helium bevindt zich in een uitgestrekte wolk die van de planeet ontsnapt, net zoals een heliumballon uit iemands hand kan ontsnappen.

Het onderzoeksteam is van mening dat de baanbrekende studie nieuwe inzichten kan opleveren over de extreme atmosferische omstandigheden rond de heetste exoplaneten.

Het onderzoek is gepubliceerd in het toonaangevende tijdschrift, Wetenschap , op 6 december 2018.

Jessica Sprak, van de afdeling Natuur- en Sterrenkunde van Exeter zei:"Dit is echt een opwindende ontdekking, vooral omdat helium eerder dit jaar pas voor het eerst in de atmosfeer van exoplaneten werd gedetecteerd. De waarnemingen laten zien dat helium van de planeet wordt weggeblazen door straling van zijn moederster. Hopelijk kunnen we deze nieuwe studie gebruiken om te leren welke soorten planeten grote omhulsels van waterstof en helium hebben, en hoe lang ze de gassen in hun atmosfeer kunnen houden."

Helium werd voor het eerst gedetecteerd als een onbekende gele spectraallijnsignatuur in zonlicht in 1868. De in Devon gevestigde astronoom Norman Lockyer was de eerste die voorstelde dat deze lijn te wijten was aan een nieuw element, en noemde het naar de Griekse Titaan van de Zon, Helios. Sindsdien is ontdekt dat het een van de hoofdbestanddelen is van de planeten Jupiter en Saturnus in ons zonnestelsel.

Het is ook het op één na meest voorkomende element in het universum en er werd lang voorspeld dat het een van de gemakkelijkst detecteerbare gassen op gigantische exoplaneten zou zijn. Echter, het werd pas eerder dit jaar met succes gevonden in een exoplaneetatmosfeer, in een baanbrekende studie ook geleid door Jessica Spake.

Voor deze nieuwe studie het onderzoeksteam gebruikte de spectrograaf, Carmenes, om het licht van de ster uit elkaar te halen in zijn samenstellende kleuren, zoals een regenboog, om de aanwezigheid van helium te onthullen. De 'regenboog'-gegevens, een spectrum genoemd, vertelt ons ook de positie en snelheid van heliumatomen in de bovenste atmosfeer van HAT-P-11b, die 20 keer dichter bij zijn ster staat dan de aarde van de zon.

Romain Allart, doctoraat student aan de Universiteit van Genève en eerste auteur van de studie zei:"We vermoedden dat deze nabijheid met de ster de atmosfeer van deze exoplaneet zou kunnen beïnvloeden. De nieuwe waarnemingen zijn zo nauwkeurig dat de atmosfeer van de exoplaneet ongetwijfeld wordt opgeblazen door de stellaire straling en ontsnapt naar de ruimte."

Deze nieuwe waarnemingen worden ondersteund door een ultramoderne computersimulatie, onder leiding van Vincent Bourrier, co-auteur van de studie en lid van het Europese project FOUR ACES, gebruikt om de baan van heliumatomen te volgen.

Vincent Bourrier legde uit:"Helium wordt vanaf de dagzijde van de planeet naar de nachtzijde geblazen om meer dan 10, 000 km per uur. Omdat het zo'n licht gas is, het ontsnapt gemakkelijk aan de aantrekkingskracht van de planeet en vormt een uitgestrekte wolk rondom."

Het is dit fenomeen dat HAT-P-11b zo opgeblazen maakt, als een heliumballon.

De eerste detectie van helium eerder dit jaar, onder leiding van onderzoekers van de Universiteit van Exeter, opende een nieuw venster om de extreme atmosferische omstandigheden te observeren die heersen in de heetste exoplaneten. Deze nieuwe waarnemingen van Carmenes tonen aan dat dergelijke studies, lang gedacht alleen haalbaar vanuit de ruimte, kan met grotere precisie worden bereikt met telescopen op de grond die zijn uitgerust met de juiste instrumenten.