KELT-9 b is de heetste exoplaneet die tot nu toe bekend is. In de zomer van 2018, een gezamenlijk team van astronomen van de universiteiten van Bern en Genève vond handtekeningen van gasvormig ijzer en titanium in zijn atmosfeer. Nu hebben deze onderzoekers ook sporen van verdampt natrium kunnen detecteren, magnesium, chroom, en de zeldzame aardmetalen scandium en yttrium.

Exoplaneten zijn planeten buiten ons zonnestelsel die rond andere sterren dan de zon draaien. Sinds de ontdekking van de eerste exoplaneten in het midden van de jaren 90, meer dan 3000 exoplaneten zijn ontdekt. Veel van deze planeten zijn extreem in vergelijking met de planeten in ons zonnestelsel:hete gasreuzen die ongelooflijk dicht bij hun moederster cirkelen, soms binnen een periode van minder dan een paar dagen. Zulke planeten bestaan ​​niet in ons zonnestelsel, en hun bestaan ​​heeft de voorspellingen over hoe en waarom planeten worden gevormd, getrotseerd. De afgelopen 20 jaar, astronomen van over de hele wereld hebben geprobeerd te begrijpen waar deze planeten vandaan komen, waar ze van gemaakt zijn, en hoe hun klimaten zijn.

Een extreem hete gasreus

KELT-9 is een ster op 650 lichtjaar van de aarde in het sterrenbeeld Cygnus. Zijn exoplaneet KELT-9 b is een voorbeeld van de meest extreme van deze zogenaamde hete Jupiters, omdat hij heel dicht rond zijn ster draait die bijna twee keer zo heet is als de zon. Daarom, de atmosfeer bereikt temperaturen van ongeveer 4000 ° C. In zo'n hitte, alle elementen zijn bijna volledig verdampt en moleculen worden uiteengevallen in hun samenstellende atomen - net zoals het geval is in de buitenste lagen van sterren. Dit betekent dat de atmosfeer geen wolken of aerosolen bevat en de lucht helder is, meestal transparant voor het licht van zijn ster.

De atomen waaruit het gas van de atmosfeer bestaat, absorberen licht bij zeer specifieke kleuren in het spectrum, en elk atoom heeft een unieke "vingerafdruk" van kleuren die het absorbeert. Deze vingerafdrukken kunnen worden gemeten met een gevoelige spectrograaf gemonteerd op een grote telescoop, waardoor astronomen de chemische samenstelling van de atmosferen van planeten die vele lichtjaren verwijderd zijn, kunnen onderscheiden.

De exoplaneet als schatkamer

Een team van onderzoekers van de universiteiten van Bern en Genève werkte samen om deze techniek te gebruiken, en deed een interessante ontdekking:"Met behulp van de HARPS-Noord-spectrograaf op de Italiaanse nationale telescoop op het eiland La Palma, we vonden ijzer- en titaniumatomen in de hete atmosfeer van KELT-9 b, " legt Kevin Heng uit, Directeur en professor aan het Center for Space and Habitabilty (CSH) aan de Universiteit van Bern en lid van het National Center of Competence in Research PlanetS. Het team observeerde het KELT-9-systeem afgelopen zomer voor de tweede keer, met als doel hun eerdere detecties te bevestigen, maar ook om door te gaan met het zoeken naar aanvullende elementen die ook in de gegevens aanwezig zouden kunnen zijn. Hun onderzoek omvatte 73 atomen, waaronder enkele zogenaamde zeldzame aardmetalen. Deze stoffen komen minder vaak voor op aarde, maar worden toegepast in geavanceerde materialen en apparaten. Jens Hoeijmakers, wie is de eerste auteur van de studie die nu in het tijdschrift is gepubliceerd? Astronomie en astrofysica en die een postdoc is bij het CSH in Bern en bij het Observatorium van Genève, zegt:"Ons team voorspelde dat het spectrum van deze planeet wel eens een schatkamer zou kunnen zijn waar een groot aantal soorten kan worden gedetecteerd die nog niet eerder in de atmosfeer van een andere planeet zijn waargenomen."

Na zorgvuldige analyse, vonden de onderzoekers inderdaad sterke signalen van verdampt natrium, magnesium, chroom en de zeldzame aardmetalen scandium en yttrium in het spectrum van de planeet. De laatste drie hiervan zijn nog nooit op robuuste wijze gedetecteerd in de atmosfeer van een exoplaneet. "Het team heeft ook hun interpretatie van deze gegevens verbeterd, en waren in staat om deze signalen te gebruiken om te schatten op welke hoogte in de atmosfeer van de planeet deze atomen absorberen, " zegt Jens Hoeijmakers. Bovendien de onderzoekers weten ook meer over sterke mondiale windpatronen hoog in de atmosfeer die het materiaal van het ene halfrond naar het andere blazen.

"Met verdere observaties, er kunnen in de toekomst nog veel meer elementen worden ontdekt door dezelfde techniek in de atmosfeer van deze planeet te gebruiken, en misschien ook op andere planeten die worden verwarmd tot vergelijkbare hoge temperaturen, " legt Jens Hoeijmakers uit. Kevin Heng vult aan:"De kans is groot dat we op een dag zogenaamde biosignaturen zullen vinden, d.w.z. tekenen van leven, op een exoplaneet, met dezelfde technieken die we vandaag toepassen. uiteindelijk, we willen ons onderzoek gebruiken om de oorsprong en ontwikkeling van het zonnestelsel en de oorsprong van het leven te doorgronden."