Hint van stof op grens tussen vloeistof en gas op exoplaneet WASP-31b

Een van de eigenschappen die een planeet geschikt maakt voor leven is de aanwezigheid van een weersysteem. Exoplaneten staan te ver weg om zoiets te zien, maar astronomen kunnen wel zoeken naar stoffen in de atmosfeer die een weersysteem mogelijk maken. Onderzoekers van SRON en de RUG hebben nu op exoplaneet WASP-31b een indicatie gevonden voor chroomhydride, dat bij de betreffende temperatuur en druk op de grens zit tussen vloeistof en gas. Dit hebben zij op 3 februari gepubliceerd iin Astronomy & Astrophysics.

erwijl ruimtesondes de planeten en manen rond onze Zon afspeuren naar buitenaards leven, zijn er in ons melkwegstelsel nog eens honderden miljarden andere sterren waarvan het merendeel waarschijnlijk ook omringd is door planeten. Die zogenoemde exoplaneten zijn te ver weg om naartoe te reizen, maar we kunnen ze wel bestuderen met onze telescopen. Hoewel de ruimtelijke resolutie meestal onvoldoende is om een exoplaneet in beeld te brengen, kunnen astronomen alsnog veel informatie halen uit de vingerafdrukken die hun atmosfeer achterlaat in het licht van de moederster.

Sterrenkundigen leiden uit die vingerafdrukken—zogeheten transmissiespectra—af welke stoffen er in de atmosfeer van een exoplaneet zitten. Die zouden ooit een aanwijzing voor buitenaards leven kunnen geven. Of ze kunnen aantonen dat er een voorwaarde voor leven aanwezig is, zoals een weersysteem. Vooralsnog is dit soort onderzoek echter beperkt tot reuzenplaneten die dichtbij hun ster staan, zogenaamde hete Jupiters. Deze planeten zijn te heet om leven te verwachten, maar kunnen ons al veel leren over de werking van mogelijke weersystemen. Een onderzoeksteam van SRON Netherlands Institute for Space Research en Rijksuniversiteit Groningen heeft nu een hint gevonden van een stof die op het randje zit tussen vloeistof en gas. Op Aarde doet dat denken aan wolken en regen.

Eerste auteur Marrick Braam en zijn collega's vonden via Hubble-data indicaties van chroomhydride (CrH) in de atmosfeer van exoplaneet WASP-31b. Dat is een hete reuzenplaneet met een temperatuur van ongeveer 1.200 °C in de schemerzone tussen dag en nacht—de plek waar het sterlicht door de atmosfeer naar de Aarde vliegt. En dat is toevallig rond de temperatuur waarop chroomhydride overgaat van vloeibaar naar gas bij de betreffende druk in de buitenlagen van de planeet, vergelijkbaar met de omstandigheden voor water op Aarde. 'Chroomhydride kan een rol spelen in een mogelijk weersysteem op deze planeet, met wolken en regen,' zegt Braam.

Het is de eerste keer dat chroomhydride wordt gevonden op een hete Jupiter, dus bij de juiste druk en temperatuur voor zo'n weersysteem. Braam: 'We moeten er wel bij aantekenen dat we alleen met ruimtetelescoop Hubble chroomhydride vonden. We zagen het niet in de data van de grondtelescoop VLT. Daar zijn logische verklaringen voor, maar we spreken daarom van een indicatie in plaats van een bewijs.'

Als de opvolger van de Hubble Space Telescope—de James Webb Space Telescope (JWST)—later dit jaar is gelanceerd, wil het team daarmee verder onderzoek doen. 'Hete Jupiters, en dus ook WASP-31b, staan altijd met dezelfde kant richting hun moederster,' zegt co-auteur en SRON-programmaleider Exoplaneten Michiel Min. 'We verwachten daarom een dagzijde met chroomhydride in gasvorm en een nachtzijde met vloeibare chroomhydride. Volgens theoretische modellen zorgt het grote temperatuurverschil voor sterke winden. Dat willen we gaan bevestigen met observaties.'

Floris van der Tak (SRON/RUG), eveneens co-auteur: 'Met JWST gaan we op zoek naar chroomhydride op tien planeten met verschillende temperaturen, om beter te begrijpen hoe de weersystemen op die planeten van de temperatuur afhangen.'

Referentie: Marrick Braam, Floris F. S. van der Tak, Katy L. Chubb, and Michiel Min, 'Evidence for chromium hydride in the atmosphere of hot Jupiter WASP-31b', Astronomy & Astrophysics

Bron: persbericht SRON