James Webb pluist atmosfeer van exoplaneet uit en vindt recordbrekend aantal moleculen én hete zandwolken

En dan nu het weerbericht: vandaag zullen wervelende, hete wolken de hele dag aan de hemel prijken, gecombineerd met af en toe een bui zandkorrels.

Op een afstand van ongeveer 40 lichtjaar van de aarde vinden we de exoplaneet VHS 1256 b. En deze wereld is werkelijk verbluffend. Astronomen hebben met behulp van de krachtige ruimtetelescoop James Webb de atmosfeer van de planeet onder de loep genomen. En het weer op VHS 1256 b is, laten we zeggen, wat turbulent.

VHS 1256 b
VHS 1256 b lijkt in niets op onze eigen, vertrouwde aarde. Zo draait de planeet bijvoorbeeld in een periode van 10.000 jaar niet om één, maar om twee sterren. “VHS 1256 b is ongeveer vier keer verder verwijderd van zijn sterren dan Pluto van onze zon,” zegt onderzoeker Brittany Miles. “Dit maakt het overigens een geweldig doelwit voor de James Webb-telescoop. Het betekent namelijk dat het licht van de planeet niet wordt vermengd met licht van de sterren.” En dat maakt het makkelijker om de planeet te bestuderen. Omdat de planeet namelijk op zo’n grote afstand rond zijn sterren cirkelt, kunnen de onderzoekers ‘m direct waarnemen, in plaats van terug te moeten vallen op de gebruikelijke transittechnieken.

Spectrum
De onderzoekers besloten gegevens te analyseren die bekend staan als spectra. Een spectrum is een regenboogachtige weergave van licht of, in het geval van James Webb, infraroodstraling, die het splitst in de kleuren waaruit het is samengesteld. Twee instrumenten aan boord van de ruimtetelescoop – de Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) en het Mid-Infrared Instrument (MIRI) – verzamelden die spectra voor dit onderzoek. Deze gegevens leverden vervolgens gedetailleerde informatie op over de samenstelling van de atmosfeer van VHS 1256 b (zie ook de afbeelding hieronder).

Infraroodspectrum van de exoplaneet VHS 1256 b verkregen door twee instrumenten aan boord van James Webb. Afbeelding: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)

Onderzoekers detecteerden een uiteenlopende reeks stoffen, waaronder duidelijke sporen van water, methaan, koolmonoxide en kooldioxide.

Moleculen
De vondst van al deze moleculen is baanbrekend. Dit is namelijk het grootste aantal moleculen dat ooit in één keer is aangetroffen op een planeet buiten ons zonnestelsel. Het betekent dat het team in één klap een goed beeld heeft van de vreemde atmosfeer van de planeet. “We zien veel moleculen in een enkel spectrum die de dynamische wolken- en weersystemen van de planeet beschrijven,” aldus onderzoeker Paul Mollière.

Hete zandwolken
Maar de vondst van al die moleculen is misschien nog niet eens het meest bijzondere. Zo blijkt de planeet te zijn omhuld door turbulente wolken, bestaande uit silicaten. Dit kun je een beetje vergelijken met zand op aarde. “De kleinere silicaatkorrels lijken misschien nog het meest op de kleine deeltjes van rook,” merkte mede-auteur Beth Biller op. “De grotere korrels hebben wel wat weg van zeer hete maar tegelijkertijd minuscule zanddeeltjes.” Hoger in de atmosfeer, waar de silicaatwolken kolken, kan het wel een verschroeiende 830 graden Celsius worden. Kortom, het betekent dat de atmosfeer van VHS 1256 b in feite uit hele hete zandwolken bestaat. Het team vermoedt dat de silicaatkorrels die zich in deze zandwolken ophouden periodiek te zwaar worden en vervolgens naar beneden regenen.

Helderheid
Daarnaast is de vrijwel constante bewolking altijd in beweging. De atmosfeer stijgt, vermengt en beweegt voortdurend tijdens de 22-urige dag, waarbij heter materiaal naar boven wordt gebracht en kouder materiaal naar beneden wordt geduwd. Als gevolg hiervan vertoont de planeet uitzonderlijk sterke helderheidsveranderingen.

Jonge planeet
Waarom VHS 1256 b over zo’n ongelofelijke turbulente atmosfeer beschikt? De leeftijd van de planeet speelt daar mogelijk een belangrijke rol in. In astronomische termen is VHS 1256 b namelijk vrij jong; er zijn sinds zijn geboorte nog maar 150 miljoen jaar verstreken. De verzengende hitte van de planeet komt dan ook voort uit het recente vormingsproces. De verwachting is dat hij gedurende de komende miljarden jaren geleidelijk aan zal afkoelen. En dat betekent dat mogelijk ook de verzengende zandwolken langzaam maar zeker zullen verdwijnen.

James Webb
De resultaten laten – wederom – zien hoe krachtig de James Webb-telescoop is. Hoewel alle kenmerken die het team heeft waargenomen ook door andere telescopen op andere planeten elders in de Melkweg zijn gevonden, ontdekken astronomen er doorgaans slechts één tegelijk. “Geen enkele andere telescoop heeft zoveel kenmerken tegelijk geïdentificeerd,” onderstreept Mollière. Het benadrukt dan ook dat we nog veel van deze ruimtetelescoop mogen verwachten. “De nieuwe bevindingen illustreren de fantastische prestaties van de instrumenten,” vult onderzoeker Thomas Henning aan. “Ze zullen ongetwijfeld een revolutie teweegbrengen in onze kennis over de kosmos.”

Overigens is het laatste woord over VHS 1256 b nog niet gezegd. De studie is eigenlijk nog maar het begin. In slechts een paar uur tijd heeft James Webb namelijk zoveel gegevens verzameld, dat de onderzoekers de komende tijd nog behoorlijk druk zullen zijn om daar doorheen te spitten. De komende maanden en jaren zal het team dan ook de verzamelde gegevens blijven bestuderen, om zo nog veel meer te leren over de toch wel wat merkwaardige exoplaneet.

Meer over James Webb
De James Webb-telescoop is de opvolger van de beroemde Hubble-telescoop. De telescoop is ’s werelds belangrijkste observatorium, die een hoop mysteries in ons zonnestelsel belooft op te lossen, verre werelden rond andere sterren nog beter kan bekijken en veel over de oorsprong van ons universum en onze plaats daarin zal kunnen ontraadselen. Kortom, verwacht wordt dat de telescoop heel wat vragen gaat beantwoorden en onze kijk op het universum en de totstandkoming ervan radicaal zal veranderen. En zoals het er nu naar uitziet, ligt de telescoop helemaal op koers om die belofte waar te maken.

Bronmateriaal

"Hot sand clouds on a young gas-giant planet orbiting two stars" - Max Planck Institute for Astronomy
Afbeelding bovenaan dit artikel: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)

Fout gevonden?

Voor jou geselecteerd