James Webb heeft weer iets bijzonders gevonden: in de atmosfeer van een jonge exoplaneet bevinden zich grote wolken van silicaatstof, een soort exotische zandwolken. En dit is slechts een van de vele nieuwe ontdekkingen in het YSES-1 planetenstelsel, een jong superzonnestelsel op honderden lichtjaren van de aarde.
De James Webb-telescoop (JWST) richtte zijn spectroscopische vizier op twee reusachtige exoplaneten die om de zonachtige ster YSES-1 cirkelen. Deze planeten, YSES-1b en YSES-1c, zijn een stuk groter dan Jupiter en draaien hun rondjes in een erg grote boog om hun moederster heen. Toch zijn ze helder genoeg om rechtstreeks gefotografeerd te worden. Dit komt omdat ze zo jong en heet zijn: ze zijn pas 16,7 miljoen jaar oud. “Het mooie aan exoplaneten die we direct kunnen waarnemen, is dat we echt foto’s van ze kunnen maken”, vertelt hoofdonderzoeker Evert Nasedkin van Trinity College Dublin. “Doordat ze piepjong en warm zijn, stralen ze infraroodlicht uit dat we met Webb kunnen meten.”
Silicaatwolken
De meest spraakmakende ontdekking werd gedaan op YSES-1c, de buitenste van de twee reuzen. Door het infraroodspectrum van deze planeet te analyseren, vonden onderzoekers een duidelijk signaal van silicaatwolken: wolken die bestaan uit microscopisch kleine, zandachtige deeltjes. “Dit is de sterkste silicaatabsorptie die we ooit in een exoplaneet hebben gezien”, aldus een enthousiaste Nasedkin. “Omdat deze jonge planeet nog groter is dan oudere gasreuzen, kan de atmosfeer meer licht absorberen. We zijn dan ook in staat om deze signalen bijzonder goed waar te nemen.” Met behulp van complexe modellen konden de wetenschappers niet alleen vaststellen waar de wolken van zijn gemaakt, maar ook hoe deze deeltjes eruit zien. Hun chemische samenstelling, vorm en grootte zijn allemaal duidelijk geworden.
Circumplanetaire schijf
De andere planeet, YSES-1b, mag er ook wezen. Rondom deze verre wereld ontdekte het team een heuze circumplanetaire schijf. Dit is een structuur van gas en stof die vergelijkbaar is met een dikke vinylplaat. Hieruit ontstaan uiteindelijk manen, zoals dat in het verleden bijvoorbeeld is gebeurd met de manen van Jupiter. De sterrenkundigen waren verrast dat deze schijf nog bestaat ondanks de relatief hoge leeftijd van het systeem. Circumplanetaire schijven zijn zelden zichtbaar in systemen ouder dan een paar miljoen jaar. Het team gaat dan ook verder onderzoek doen naar de vraag waarom zo’n structuur in dit zonnestelsel wél zo lang intact kon blijven.
Twee vliegen in één klap
De hele studie is gebaseerd op een slim idee: wat als beide planeten tegelijk in beeld kunnen worden gebracht met slechts één opname van Webbs NIRSpec-instrument? En dat lukte. “Het voelde als twee voor de prijs van een”, zegt onderzoeker Kielan Hoch van het Space Telescope Science Institute. Nu beschikt het team over de meest gedetailleerde dataset van een meervoudig planetenstelsel ooit. De studie, die deze week is gepubliceerd in vakblad Nature, geeft meer inzicht in de manier waarop planeten ontstaan en zich ontwikkelen. En vooral: hoe veelzijdig en verrassend dat proces kan zijn.
Wat YSES-1 zo bijzonder maakt, is dat het onderzoekers de kans geeft om het planeetvormingsproces als het ware live te volgen. Door deze jonge werelden te vergelijken met de oudere planeten in ons eigen zonnestelsel, hopen wetenschappers beter te begrijpen hoe alles hier op Aarde begon; van de chemische ingrediënten die een rol speelden bij het ontstaan van een planeet tot de bouwstenen van het leven.
