Astronomen hebben bewijs gevonden dat de eerste exoplaneet die werd geïdentificeerd tijdens het passeren van zijn ster, naar een nauwe baan zou kunnen zijn gemigreerd met zijn ster van zijn oorspronkelijke geboorteplaats verder weg.

Analyse van de atmosfeer van de planeet door een team, waaronder wetenschappers van de Universiteit van Warwick, hebben de chemische vingerafdruk geïdentificeerd van een planeet die veel verder van zijn zon is gevormd dan hij zich momenteel bevindt. Het bevestigt de eerdere gedachte dat de planeet na de vorming naar zijn huidige positie is verplaatst, slechts 7 miljoen km van zijn zon of het equivalent van 1/20e van de afstand van de aarde tot onze zon.

De conclusies worden vandaag (7 april) gepubliceerd in het tijdschrift Natuur door een internationaal team van astronomen. De Universiteit van Warwick leidde de modellering en interpretatie van de resultaten die de eerste keer zijn dat maar liefst zes moleculen in de atmosfeer van een exoplaneet zijn gemeten om de samenstelling ervan te bepalen.

Het is ook de eerste keer dat astronomen deze zes moleculen hebben gebruikt om de locatie te bepalen waar deze hete, reuzenplaneten ontstaan ​​dankzij de samenstelling van hun atmosferen.

Met nieuwe, binnenkort komen er krachtigere telescopen online, hun techniek zou ook kunnen worden gebruikt om de chemie te bestuderen van exoplaneten die mogelijk leven zouden kunnen herbergen.

Dit laatste onderzoek gebruikte de Telescopio Nazionale Galileo in La Palma, Spanje, om spectra met hoge resolutie te verkrijgen van de atmosfeer van de exoplaneet HD 209458b terwijl deze vier verschillende gelegenheden voor zijn moederster passeerde. Het licht van de ster verandert terwijl het door de atmosfeer van de planeet gaat en door de verschillen in het resulterende spectrum te analyseren, kunnen astronomen bepalen welke chemicaliën aanwezig zijn en hun abundanties.

Voor de eerste keer, astronomen konden waterstofcyanide detecteren, methaan, ammoniak, acetyleen, koolmonoxide en lage hoeveelheden waterdamp in de atmosfeer van HD 209458b. De onverwachte overvloed aan op koolstof gebaseerde moleculen (waterstofcyanide, methaan, acetyleen en koolmonoxide) suggereert dat er ongeveer evenveel koolstofatomen als zuurstofatomen in de atmosfeer zijn, het dubbele van de verwachte koolstof. Dit suggereert dat de planeet tijdens de vorming bij voorkeur koolstofrijk gas heeft opgehoopt, wat alleen mogelijk is als het veel verder van zijn ster cirkelde toen het oorspronkelijk werd gevormd, hoogstwaarschijnlijk op een vergelijkbare afstand tot Jupiter of Saturnus in ons eigen zonnestelsel.

Dr. Siddharth Gandhi van de afdeling Natuurkunde van de Universiteit van Warwick zei:"De belangrijkste chemicaliën zijn koolstofhoudende en stikstofhoudende soorten. Als deze soorten op het niveau zijn dat we ze hebben gedetecteerd, dit is indicatief voor een atmosfeer die is verrijkt met koolstof in vergelijking met zuurstof. We hebben deze zes chemische soorten voor het eerst gebruikt om te bepalen waar het oorspronkelijk zou zijn gevormd in zijn protoplanetaire schijf.

"Het is onmogelijk dat er zich een planeet zou vormen met een atmosfeer die zo rijk is aan koolstof als deze zich binnen de condensatielijn van waterdamp bevindt. Bij de zeer hoge temperatuur van deze planeet (1, 500K), als de atmosfeer alle elementen bevat in dezelfde verhouding als in de moederster, zuurstof moet tweemaal overvloediger zijn dan koolstof en meestal gebonden aan waterstof om water te vormen of aan koolstof om koolmonoxide te vormen. Onze heel andere bevinding komt overeen met de huidige opvatting dat hete Jupiters zoals HD 209458b zich ver van hun huidige locatie hebben gevormd."

Met behulp van modellen van planetaire vorming, de astronomen vergeleken de chemische vingerafdruk van HD 209458b met wat ze zouden verwachten van een planeet van dat type.

Een zonnestelsel begint zijn leven als een schijf van materiaal rond de ster die zich verzamelt om de vaste kernen van planeten te vormen, die vervolgens gasvormig materiaal aangroeit om een ​​atmosfeer te vormen. Dicht bij de ster waar het heter is, een groot deel van de zuurstof blijft in de atmosfeer achter in waterdamp. Verder weg, naarmate het koeler wordt, dat water condenseert tot ijs en wordt opgesloten in de kern van een planeet, waardoor een atmosfeer ontstaat die zwaarder bestaat uit koolstof- en stikstofgebaseerde moleculen. Daarom, planeten die dicht bij de zon draaien, zullen naar verwachting een atmosfeer hebben die rijk is aan zuurstof, in plaats van koolstof.

HD 209458b was de eerste exoplaneet die werd geïdentificeerd met behulp van de transitmethode, door het te observeren terwijl het voor zijn ster passeerde. Het is het onderwerp geweest van vele studies, maar dit is de eerste keer dat zes individuele moleculen in de atmosfeer zijn gemeten om een ​​gedetailleerde 'chemische vingerafdruk' te maken.

Dr. Matteo Brogi van het team van de Universiteit van Warwick voegt toe:"Door deze waarnemingen op te schalen, we zullen kunnen vertellen welke klassen van planeten we daar hebben in termen van hun formatieplaats en vroege evolutie. Het is echt belangrijk dat we er niet vanuit gaan dat er maar een paar moleculaire soorten zijn die belangrijk zijn om de spectra van deze planeten te bepalen, zoals al vaker is gedaan. Het detecteren van zoveel mogelijk moleculen is nuttig wanneer we deze techniek gaan testen op planeten met omstandigheden die geschikt zijn voor het herbergen van leven, omdat we een volledige portfolio van chemische soorten nodig hebben die we kunnen detecteren."

Paolo Giacobbe, onderzoeker bij het Italiaanse Nationale Instituut voor Astrofysica (INAF) en hoofdauteur van het artikel, zei:"Als deze ontdekking een roman was, zou ze beginnen met 'In het begin was er alleen water...' omdat de overgrote meerderheid van de gevolgtrekkingen over exoplaneetatmosferen van nabij-infraroodwaarnemingen gebaseerd was op de aanwezigheid (of afwezigheid) van waterdamp, die dit deel van het spectrum domineert. We vroegen ons af:is het echt mogelijk dat alle andere soorten die uit de theorie worden verwacht, geen meetbaar spoor achterlaten? Ontdekken dat het mogelijk is om ze op te sporen, dankzij onze inspanningen om analysetechnieken te verbeteren, opent nieuwe horizonten om te verkennen."