Wetenschappers hebben met de ruimtetelescoop James Webb ontdekt hoe de ultrahete reuzenplaneet WASP-121b is ontstaan.
De planeet, die ook wel Tylos wordt genoemd, die zich op 850 lichtjaar van de aarde bevindt, heeft een atmosfeer die veel vertelt over zijn verleden. Door de chemische samenstelling te analyseren, hebben onderzoekers achterhaald hoe deze verre wereld is ontstaan, miljarden jaren geleden.
Tylos is een gasreus, een planeet die, zoals de naam al doet vermoeden, vooral uit gas bestaat, zoals Jupiter in ons zonnestelsel. Maar anders dan Jupiter staat Tylos zo dicht bij zijn ster dat de temperatuur aan de dagkant oploopt tot boven de 2.500 graden Celsius. Dit maakt het een zogenoemde ‘hete Jupiter’. Er zijn echter al veel hete Jupiters ontdekt. Wat de atmosfeer van deze planeet bijzonder maakt, is dat die meer zware elementen bevat, zoals koolstof, silicium en zuurstof, dan de ster waar hij omheen draait. Dit verschil laat zien dat Tylos niet zomaar uit het gas rond de ster is ontstaan, maar dat er meer aan de hand was.
Planetaire migratie
De onderzoekers denken dat Tylos ver van zijn ster begon, in een koud gebied waar water kon bevriezen tot ijs. Daar trok de jonge planeet kleine steentjes aan, die in omvang varieerden van kiezels tot keien. Deze steentjes dreven door de schijf van gas en stof rond de ster en verdampten deels, waarbij ze het gas verrijkten met stoffen zoals methaan. Tegelijkertijd botste Tylos met grotere rotsblokken. Deze leverden silicium en andere zware elementen. Later schoof Tylos dichter op naar zijn ster, waar de hitte het opgeslorpte rotsmateriaal deed verdampen. Dit zorgde voor de aanwezigheid van siliciummonoxide, een gas dat tot nu toe nog nooit gezien was in de atmosfeer van een exoplaneet. Aan de hete dagkant vonden de wetenschappers ook waterdamp en koolstofmonoxide, terwijl de koelere nachtkant methaan liet zien. Dat methaan daar voorkomt, is onverwacht, want het overleeft normaal niet in zulke warme omgevingen.
James Webb
Om dit allemaal te ontdekken, observeerden onderzoekers Tylos 40 uur lang met de ruimtetelescoop James Webb. “Meestal observeren we exoplaneten slechts enkele uren. Onze observatie was ambitieuzer: we volgden Tylos gedurende een volledige omloop rond zijn ster”, zegt Tom Evans-Soma, de hoofdonderzoeker achter de studie, in een persbericht. “Zo konden we zowel de dag- als nachtzijde van de planeet analyseren.” De onderzoekers maakten wel 3.500 opnames. “In die beelden kijken we naar veranderingen in de helderheid van eigenlijk één enkele pixel, om zo aanwijzingen te krijgen over de atmosfeer van de planeet”, legt Evans-Soma uit.
Ook in ons zonnestelsel
Wat Tylos ons leert, reikt verder dan deze ene planeet. Jupiter in ons zonnestelsel heeft ook meer zware elementen in zijn atmosfeer dan de zon, wat doet vermoeden dat hij op een vergelijkbare manier is ontstaan en later naar binnen migreerde. Daarnaast kan de manier waarop gasreuzen zoals Tylos materiaal uit de schijf rond een jonge ster opslorpen, invloed hebben gehad op de vorming van rotsachtige planeten zoals de aarde. Het bepaalt namelijk welke bouwstenen er overbleven toen ons zonnestelsel vorm kreeg.
Hoewel Tylos te heet is om leven te herbergen, zijn studies zoals deze ook een stap richting het onderzoeken van werelden die sterker lijken op de aarde. Door atmosferen van exoplaneten te bestuderen, hopen astronomen ooit sporen van leven te vinden, zoals complexe organische moleculen, die wijzen op biologische activiteit. “Uiteindelijk hopen we ook het antwoord te vinden op de eeuwenoude vraag of er leven bestaat buiten de aarde”, zegt Evans-Soma.
