De nieuw ontdekte snikhete planeet heeft zelfs de kortste omloopbaan van alle bekende gasreuzen.

De jacht op planeten buiten ons zonnestelsel heeft ondertussen geleid tot de ontdekking meer dan 4.000 verafgelegen werelden, die om sterren op duizenden lichtjaren afstand cirkelen. Deze exoplaneten vormen een gevarieerde melange; van rotsachtige superaardes, tot miniatuur Neptunussen en kolossale gasreuzen. Tot de meest exotische scharen astronomen zogeheten ‘hete Jupiters’. En nu hebben onderzoekers in een nieuwe studie een wel heel merkwaardig exemplaar ontdekt.

Meer over hete Jupiters
Hete Jupiters zijn massieve gasbollen die ongeveer net zo groot zijn als planeet Jupiter uit ons eigen zonnestelsel. Maar – in tegenstelling tot de ploeterende 12-jarige baan van Jupiter om onze zon – voltooien hete Jupiters in minder dan 10 dagen een rondje rond hun ster. Tot op heden hebben wetenschappers ongeveer 400 hete Jupiters ontdekt. Hoe deze merkwaardige gasreuzen echter precies ontstaan, blijft een van de grootste onopgeloste mysteries in de planetaire wetenschap.

Met behulp van planetenjager Tess kwamen onderzoekers de hete Jupiter op het spoor. De planeet bevindt zich op ongeveer 855 lichtjaar afstand van de aarde, te vinden in het zuidelijke deel van het sterrenbeeld Hercules. Door vervolgens verschillende optische en infrarode golflengten te analyseren, stelde het team vast dat de planeet – die TOI-2109b is genoemd – ongeveer vijf keer zo zwaar is als Jupiter en ongeveer 35 procent groter is.

Omloopbaan
Het meest merkwaardige is echter zijn bijzonder krappe omloopbaan. De onderzoekers ontdekten namelijk dat TOI-2109b zich op maar 2,4 miljoen kilometer afstand van zijn moederster bevindt. Ter vergelijking, Mercurius’ afstand tot de zon is ongeveer 58 miljoen kilometer. Dit betekent dat TOI-2109b extreem korte baantjes rond zijn ster trekt en zelfs de kortste omloopbaan heeft van alle bekende gasreuzen. Een jaar op TOI-2109 duurt slechts 16 uur! Anders gezegd, op deze planeet is het om de 16 uur nieuwjaarsdag.

Het sterlicht van TOI-2109 gemeten door TESS, vertoont periodieke dipjes in helderheid. Dit verraadt dat er elke 16 uur een planeet voor de ster langs passeert. Afbeelding: MIT

Door zijn korte omlooptijd lopen de temperaturen op de dagzijde van TOI-2109b bizar hoog op. Net als wij altijd dezelfde kant van de maan zien, heeft een hete Jupiter altijd dezelfde kant naar zijn ster gericht. Dit betekent dat het op de ene kant van de planeet altijd dag is en op de andere kant permanent nacht. Nu hebben onderzoekers ontdekt dat het kwik op de dagzijde van TOI-2109 tot wel een verzengende 3.226 graden Celsius kan stijgen. Dat is echt laaiend heet, heter dan een kleine ster. Met deze temperaturen is TOI-2109b dan ook de op één na heetste planeet die tot op heden is ontdekt.

Orbitaal verval
Afgaand op de merkwaardige eigenschappen, vermoeden astronomen dat TOI-2109b in een ‘orbitaal verval’ verkeert. Dit betekent dat hij langzaam maar zeker naar zijn moederster toe spiraalt, vergelijkbaar met hoe badwater door het afvoerputje stroomt. De onderzoekers denken dat de extreem korte omloopbaan van de hete Jupiter ervoor zal zorgen dat de planeet sneller en sneller naar zijn ster toe beweegt; sneller dan elke andere bekende hete Jupiter. En dat is heel interessant. De ontdekking van TOI-2109b biedt onderzoekers dan ook een unieke kans om te bestuderen hoe planeten zich gedragen als ze worden aangetrokken en opgeslokt door hun moederster. “Als we geluk hebben, kunnen we over één of twee jaar zien hoe de planeet dichter bij zijn ster in de buurt komt,” zegt onderzoeker Ian Wong. “Tijdens ons leven zullen we helaas niet gaan meemaken hoe de planeet door zijn ster wordt opgeslokt. Maar geef het nog eens 10 miljoen jaar, en deze planeet is er waarschijnlijk niet meer.”

Extreme subklasse
De onderzoekers hopen TOI-2109b in de nabije toekomst te kunnen observeren met krachtigere instrumenten, waaronder ruimtetelescoop Hubble en de binnenkort te lanceren James Webb-telescoop. Het team kan niet wachten. “Ultra-hete Jupiters zoals TOI-2109b vormen de meest extreme subklasse van exoplaneten,” legt Wong uit. “We zijn eigenlijk nog maar net begonnen met het begrijpen van enkele van de unieke fysische en chemische processen die plaatsvinden in hun atmosfeer – processen die onbekend zijn in ons eigen zonnestelsel.”

Toekomstige observaties van TOI-2109b zouden bovendien aanwijzingen kunnen geven over hoe dergelijke duizelingwekkende systemen überhaupt kunnen ontstaan. “Vanaf het begin van de exoplanetaire wetenschap werden hete Jupiters al gezien als de vreemde eend in de bijt,” zegt onderzoeker Avi Shporer. “Hoe komt een planeet die zo massief en groot is als planeet Jupiter in een omloopbaan terecht die hooguit een paar dagen duurt? We kennen zoiets niet in ons eigen zonnestelsel. En dus zien we de ontdekking van TOI-2109b als een kans om deze bijzondere werelden te bestuderen en hun bestaan ​​​​te verklaren.”