Impressie van een hete Jupiter. Credit: NASA/JPL-Caltech
Sterrenkundigen van het beroemde MIT in de VS zijn er in geslaagd om voor het eerst de donkere nachtzijde van een ‘hete Jupiter’ goed in beeld te krijgen. Dat zijn exoplaneten die qua massa en grootte vergelijkbaar zijn met Jupiter, maar die veel dichterbij hun ster staan, zodat ze veel heter zijn dan ‘onze’ Jupiter, die door de verre afstand tot de zon slechts een ijzige gasreus is. Door die nabije afstand tot de moederster zijn de hete Jupiters meestal ook ’tidally locked’, dat wil zeggen dat hun rotatie synchroon loopt met de omloop om hun moederster en dat ze altijd met dezelfde kant uit naar de ster kijken, net zoals de maan met dezelfde kant naar de aarde kijkt. Een team van sterrenkundigen onder leiding van Mikal-Evans (MIT’s Kavli Institute for Astrophysics and Space Research) heeft de planeet WASP-121b bestudeerd, de hete Jupiter waar we het nu over hebben. Hij werd in 2015 ontdekt en is geen hete Jupiter eigenlijk, maar een superhete Jupiter, eentje waar het aan de dagzijde gemiddeld 3.000 K kan worden, een temperatuur die niet onderdoet voor een ster. WASP-121b heeft één van de kortste omloopbanen om z’n ster die we kennen – hij doet over één rondje om de ster slechts 30 uur.
Impressie van WASP-121b. Credit: Mikal Evans
Probleem met het bestuderen van de nachtzijde is dat die tien keer lichtzwakker is dan de dagzijde en voor een planeet op 850 lichtjaar afstand van de aarde is de dagzijde bestuderen al lastig, laat staan de nachtzijde. Toch zijn Mikal-Evans en z’n team er goed in geslaagd om de temperatuursverschillen tussen de dag- en nachtzijde van WASP-121b goed in beeld te krijgen en de verandering van de temperaturen met de hoogte in de atmosfeer. Uit het onderzoek, dat gedaan werd met een spectroscopische camera van de Hubble ruimtetelescoop, komt naar voren dat aan de dagzijde water in de atmosfeer door de hoge temperatuur uiteenvalt in losse waterstof- en zuurstofatomen, die vervolgens met de wind naar de nachtzijde worden getransporteerd, waarbij snelheden tot wel 5 km/s worden gehaald. Daar in de schaduwkant van de planee tis het ongeveer half zo heet en dat zorgt er voor dat die atomen weer recombineren tot watermoleculen. Aan die kant moeten ook wolken vol met ijzermoleculen en korund in de vorm van vloeibare druppeltjes drijven, dat laatste is een mineraal dat chemisch gezien de kristallijne vorm van aluminiumoxide is en dat voorkomt in robijn en safier. Als de wolken bij de dagzijde komen verdampen de metalen weer tot gassen.
De sterrenkundigen konden WASP-121b gedurende twee omlopen volledig bekijken, één keer in 2018 en een keer in 2019. Daaruit kwam naar voren dat de temperatuur aan de dagzijde kan oplopen van 2.500 K op de diepst waarneembare laag in de atmosfeer tot 3.500 K in de hoogste lagen van de atmosfeer. Aan de nachtzijde was het 1.800 K bij de diepst waarneembare lagen tot 1.500 K hoger in de atmosfeer. Kennelijk is er bij WASP-121b sprake van een thermische inversie, waarbij de temperatuur aan één zijde oploopt met de hoogte en aan de andere zijde juist daalt. Later dit jaar willen ze niet alleen maar de gangen van waterdamp in de atmosfeer volgen, maar ook dat van koolmonoxide, waarvan ze vermoeden dat dat ook in die atmosfeer zit. Hier het vakartikel over het onderzoek aan de hete Jupiter WASP-121b, verschenen in Nature. Bron: MIT.
