Het is bepaald geen feestje op WASP-121 b. De exoplaneet staat zo dicht bij een ster die nog heter is dan onze eigen zon dat de atmosfeer bijna 1900 graden Celsius wordt. En daar blijft het niet bij: er zijn ook nog gigantische cyclonen ontdekt op de planeet, die met recht de hel genoemd mag worden.
WASP-121 b, die op 880 lichtjaar van de Aarde staat, krijgt een enorme golf ultraviolet licht over zich heen van zijn ster. Daardoor ontsnapt magnesium en ijzergas naar de ruimte. De planeet heeft meer de vorm van een rugbybal, omdat de zwaartekracht van de ster zo hard aan WASP-121 b trekt.
Mocht je er nog over twijfelen: planeet WASP-121 b is dus niet bewoonbaar. Waarom dan toch dit onderzoek? Het levert belangrijke informatie op over weerpatronen op verre planeten en kan uiteindelijk misschien leiden tot de vondst van exoplaneten die mogelijk wel bewoonbaar zijn, omdat ze een stabiel klimaat hebben.
Gigantische cyclonen
En astronomen hebben dus nu iets bijzonders ontdekt. Ze combineerden meerdere jaren aan observaties van de Hubbletelescoop – tussen 2016 en 2019 – met computermodellen en vonden bewijs voor het bestaan van enorme cyclonen die over de planeet razen. De cyclonen ontstaan en worden steeds weer vernietigd door de grote temperatuurverschillen tussen de kant die naar de ster is gericht en de donkere kant van de exoplaneet. Daarnaast zijn er hevige stormen en heeft er een duidelijke verschuiving plaatsgevonden tussen het heetste gebied van de planeet en het punt dat zich het dichtst bij de ster bevindt. Tenslotte varieert ook de chemische samenstelling van de atmosfeer.
Om daar achter te komen voerden de wetenschappers een aantal ingewikkelde computersimulaties uit. “De opmerkelijke details van de simulaties van de atmosfeer maken het mogelijk om het weer op enorm hete planeten, zoals WASP-121 b, accuraat in kaart te brengen”, legt onderzoeker Jack Skinner van het California Institute of Technology uit. “We hebben zo een belangrijke stap voorwaarts gezet door observaties te combineren met simulaties om de variaties van het weer door de jaren heen te kunnen begrijpen op deze planeten.”
Een rondje van 30 uur
En dat is belangrijk voor onze zoektocht naar bewoonbare plekken buiten ons zonnestelsel. “Onderzoek naar het weer op exoplaneten is cruciaal voor onze kennis over de complexiteit van de atmosfeer op verre werelden, in het bijzonder voor onze zoektocht naar exoplaneten met leefbare omstandigheden”, zegt Quentin Changeat van ESA.
WASP-121 b staat zo dicht bij zijn moederster dat het rondje eromheen maar 30 uur duurt. Doordat de ster zo dichtbij staat, wordt de planeet als het ware in de greep gehouden door de zwaartekracht van de ster. Daardoor is altijd hetzelfde halfrond naar de ster gericht, net als bij onze maan altijd met dezelfde kant richting de Aarde staat.
Uitzonderlijk goed beeld
Het is allemaal informatie die de meerjarige observaties van de Hubble hebben opgeleverd. “De verzamelde dataset komt voort uit een flinke tijd observeren voor één planeet en is op dit moment de enige consistente set van zulke herhaalde observaties”, legt Changeat uit. “De informatie die we uit deze observaties haalden, is gebruikt om de chemische samenstelling, de temperatuur en de wolken in de atmosfeer van WASP-121 b af te leiden op verschillende tijdstippen. Zo hebben we een uitzonderlijk goed beeld gekregen van hoe de planeet in de loop der tijd verandert.”
Het observeren van planeten buiten ons zonnestelsel is altijd een grote uitdaging, niet alleen, omdat ze zo ver van de Aarde af staan, maar ook omdat ze meestal om een ster draaien die veel groter en helderder is dan de planeten zelf. Dat betekent dat astronomen die in staat zijn om een exoplaneet te observeren met een telescoop die zo goed is als de Hubble nog altijd al hun data moeten combineren om genoeg informatie te krijgen om betrouwbare conclusies te kunnen trekken over de kenmerken van een exoplaneet.
Het archief van de Hubble
Maar dan weten ze nog niets over of de planeet ook verandert. Ze kunnen dus niet het weer bestuderen met deze methode. Daarvoor zijn nog veel meer data nodig, verzameld over een langere periode. Gelukkig is de Hubble nu al zo lang actief dat er een groot archief met data is ontstaan, soms met meerdere sets van observaties van dezelfde exoplaneet, zoals nu WASP-121 b.
De nieuwe kennis over WASP-121 b levert zo een belangrijke bijdrage aan de kennis over het weer heel ver weg. En uiteindelijk ook aan onze zoektocht naar leefbare planeten ver buiten ons zonnestelsel.
