Astronomen die de James Webb Space Telescope (JWST) gebruiken, hebben aanzienlijk heliumgas waargenomen dat ontsnapt uit WASP-107b, een unieke exoplaneet op 212 lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Maagd. Deze bevinding biedt belangrijke inzichten in de manier waarop planeten hun atmosfeer verliezen – een proces dat cruciaal is voor het begrijpen van de bewoonbaarheid en evolutie van planeten.
Ontdekking van atmosferische ontsnapping
De Near Infrared Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS) van de JWST detecteerde een enorme heliumwolk rond WASP-107b. Deze “super-puff” of “suikerspin” planeet, voor het eerst geïdentificeerd in 2017, heeft een uitzonderlijk lage dichtheid en draait om zijn ster op een afstand van minder dan 16 maal de afstand aarde-zon. Zijn baan om de aarde duurt slechts 5,7 dagen.
Het ontsnappende helium is geen klein straaltje; het vormt een wolk die zo groot is dat hij het licht van de ster gedeeltelijk verduistert voordat de planeet ervoor passeert. Modellen suggereren dat deze wolk zich uitstrekt tot tien keer de straal van de planeet in de richting van zijn baan.
Waarom dit belangrijk is
Atmosferische ontsnapping is een fundamenteel proces dat de planetaire evolutie vormgeeft. Op aarde verliezen we ongeveer 3 kg atmosfeer per seconde, voornamelijk waterstof. Voor planeten die dichter bij hun sterren staan – zoals WASP-107b – wordt dit effect dramatisch versterkt. De hoge temperaturen (rond de 500°C of 932°F) veroorzaakt door getijdenopwarming (vanuit een enigszins elliptische baan) versnellen dit verlies.
“Het is daarom essentieel om de mechanismen die aan het werk zijn bij dit fenomeen, dat de atmosfeer van bepaalde rotsachtige exoplaneten zou kunnen eroderen, volledig te begrijpen”, legt astronoom Vincent Bourrier van de Universiteit van Genève uit.
Het verlies aan atmosfeer kan bepalen of een planeet vloeibaar water vasthoudt of onvruchtbaar wordt, zoals Venus. Dit onderzoek helpt wetenschappers te beoordelen welke exoplaneten mogelijk bewoonbaar zijn, en waarom andere niet.
Aanwijzingen over planeetvorming
Naast helium bevestigden de JWST-gegevens de aanwezigheid van water, koolmonoxide, kooldioxide en ammoniak in de atmosfeer van WASP-107b. Deze verbindingen geven aanwijzingen over de vormings- en migratiegeschiedenis van de planeet. Wetenschappers denken dat WASP-107b zich waarschijnlijk verder van zijn ster heeft gevormd en zich vervolgens naar binnen heeft bewogen, wat heeft geleid tot een opgeblazen atmosfeer en aanhoudend gasverlies.
Belangrijkste bevindingen
- Aanzienlijke heliumlekkage: JWST heeft een enorme heliumwolk gedetecteerd die aan WASP-107b ontsnapte.
- Lage dichtheid: De planeet heeft een uitzonderlijk lage dichtheid en lijkt op een ‘suikerspin’-wereld.
- Atmosferische erosie: De bevindingen benadrukken hoe atmosferische ontsnapping planeten van hun atmosfeer kan ontdoen.
- Migratiegeschiedenis: De planeet ontstond waarschijnlijk verder weg en migreerde vervolgens dichter naar zijn ster.
Het onderzoek, gepubliceerd in Nature Astronomy, onderstreept de kracht van de JWST om exoplanetaire atmosferen te onderzoeken en de mysteries van de planetaire evolutie te ontrafelen. Het begrijpen van deze processen is van cruciaal belang voor het beoordelen van de potentiële bewoonbaarheid van exoplaneten en het in kaart brengen van de toekomst van de planetaire wetenschap.
