De verzengende hete exoplaneet WASP-121b verscheurt misschien geen heavy metal gitaarriffs, maar het stuurt zware metalen zoals ijzer en magnesium de ruimte in. De atmosfeer van de verre planeet is zo heet dat metaal verdampt en aan de zwaartekracht van de planeet ontsnapt. De intense zwaartekracht van de gastster van de planeet heeft de zinderende planeet ook vervormd tot een voetbalvorm.

De nieuwe waarnemingen, gemaakt door een internationaal team van astronomen met behulp van NASA's Hubble Space Telescope, beschrijf het eerste bekende geval van gas van zware metalen dat wegstroomt van een "hete Jupiter, " wat een bijnaam is voor grote, gasvormige exoplaneten die heel dicht bij hun gastheersterren draaien. Een onderzoekspaper waarin de resultaten worden beschreven, co-auteur van de Universiteit van Maryland Astronomy Professor Drake Deming, verscheen op 1 augustus 2019 nummer van de Astronomisch tijdschrift .

"Deze planeet is een prototype voor ultra-hete Jupiters. Deze planeten worden zo zwaar bestraald door hun gastheersterren, ze zijn bijna zelf sterren, Deming zei. "De planeet wordt verdampt door zijn moederster tot het punt dat we metaalatomen kunnen zien ontsnappen uit de bovenste atmosfeer waar ze kunnen interageren met het magnetische veld van de planeet. Dit biedt een kans om een ​​aantal zeer interessante natuurkunde te observeren en te begrijpen."

Normaal gesproken, hete Jupiter-planeten zijn van binnen nog koel genoeg om zwaardere elementen zoals magnesium en ijzer te condenseren tot wolken die in de atmosfeer van de planeet achterblijven. Maar dat is niet het geval met WASP-121b, die zo dicht bij zijn moederster draait dat de bovenste atmosfeer van de planeet een brandende 4 bereikt, 600 graden Fahrenheit. De planeet is zo dichtbij, in feite, dat het wordt verscheurd door de zwaartekracht van de ster, waardoor de planeet een schuine voetbalvorm krijgt. Het WASP-121-sterrenstelsel bevindt zich op ongeveer 900 lichtjaar van de aarde.

"Zware metalen zijn eerder gezien in andere hete Jupiters, maar alleen in de lagere atmosfeer, " legt hoofdonderzoeker David Sing van de Johns Hopkins University uit. "Met WASP-121b, we zien magnesium- en ijzergas zo ver weg van de planeet dat ze niet aan zwaartekracht gebonden zijn. De zware metalen ontsnappen deels omdat de planeet zo groot en gezwollen is dat de zwaartekracht relatief zwak is. Dit is een planeet die actief wordt ontdaan van zijn atmosfeer."

De onderzoekers gebruikten Hubble's Space Telescope Imaging Spectrograph om te zoeken naar ultraviolette lichtsignaturen van magnesium en ijzer. Deze handtekeningen kunnen worden waargenomen in sterlicht dat door de atmosfeer van WASP-121b filtert, als de planeet voor zijn moederster passeert.

De waarnemingen van WASP-121b dragen bij aan het zich ontwikkelende verhaal over hoe planeten hun oorspronkelijke atmosfeer verliezen. Wanneer planeten worden gevormd, ze verzamelen een atmosfeer gemaakt van gas uit de schijf waaruit zowel de planeet als de gastheerster zijn voortgekomen. Deze jonge atmosferen bestaan ​​voornamelijk uit waterstof en helium, de meest overvloedige elementen in het universum. Naarmate de planeet dichter bij zijn ster komt, veel van deze vroege atmosfeer brandt af en ontsnapt naar de ruimte.

"De hete Jupiters zijn meestal gemaakt van waterstof, en Hubble is erg gevoelig voor waterstof, dus we weten dat deze planeten het gas relatief gemakkelijk kunnen verliezen, " zei Sing. "Maar in het geval van WASP-121b, het waterstof- en heliumgas stroomt naar buiten, bijna als een rivier, en sleept deze metalen met zich mee. Het is een zeer efficiënt mechanisme voor massaverlies."

Volgens de onderzoekers is WASP-121b zal een perfect doelwit zijn voor NASA's James Webb Space Telescope, gepland voor lancering in 2021. Met de Webb-telescoop kunnen onderzoekers zoeken naar water en koolstofdioxide, die kan worden gedetecteerd op langere, rodere golflengten van infrarood licht. De combinatie van Hubble- en Webb-waarnemingen zou astronomen een completere inventaris moeten geven van de chemische elementen waaruit de atmosfeer van de planeet bestaat.

"Hete Jupiters zo dicht bij hun gastheerster zijn zeer zeldzaam. Degenen die zo heet zijn, zijn nog zeldzamer, "Deming toegevoegd. "Hoewel ze zeldzaam zijn, ze vallen pas echt op als je ze eenmaal hebt gevonden. We kijken ernaar uit om nog meer te leren over deze vreemde planeet."

Het onderzoeksrapport, "Het HST PanCET-programma:Exospheric Mg II en Fe II in het Near-UV-transmissiespectrum van WASP-121b met behulp van Jitter Decorrelation, "David Zing, Panayotis Lavvas, Gilda Ballester, Alain Lecavelier des Etangs, Mark Marley, Nikolaj Nikolaj, Lotfi Ben Jaffel, Vincent Bourrier, Lars Buchhave, Drake Deming, David Ehrenreich, Thomas Evans, Tiffany Kataria, Nicole Lewis, Mercedes López-Morales, Antonio Garcia Munoz, Gregorius Hendrik, Jorge Sanz-Forcada, Jessica Sprak, en Hannah Wakeford, werd gepubliceerd in de Astronomisch tijdschrift op 1 augustus 2019.