10 december 2024

Astrofysicus vindt mogelijke verklaring mysterieuze transitsignalen super-aarde 55 Cancri e

Artistieke afbeelding toont 55 Cancri e. Data van NASA Spitzer Space Telescope toonden dat de planeet extreme temperatuurschommelingen kent. Credits; NASA/JPL-Caltech

De 55 Cancri e is een hete, rotsachtige exoplaneet en de eerste zogenoemde ‘super-aarde’ ooit ontdekt. Al sinds zijn ontdekking, in 2004, bespeuren astronomen bij deze exoplaneet mysterieuze transitsignalen maar recent onderzoek van de astrofysicus Keving Heng, Universiteit van Bern, toont een mogelijk oorzaak voor deze signalen. De nieuwe studie van Heng, suggereert dat de exoplaneet 55 Cancri e in staat is om continu zijn atmosfeer als het ware ’te verliezen’ en weer opnieuw ‘aan te laten groeien’. Vulkanen op deze super-aarde barsten periodiek uit, en spuwen vervolgens heet gas, dat een atmosfeer vormt, die atmosfeer verbrandt waarna de planeet ‘kaal’ achter wordt gelaten, aldus concludeert Heng. Heng meent dat de inzet van de James Webb ruimtetelescoop nodig is voor meer onderzoek aan deze theorie. 

De 55 Cancri e, is ongeveer acht keer zo grot als de aarde, en staat op ongeveer 40 lichtjaar onze planeet. Deze exoplaneet bevindt zich zó dicht bij zijn moederster, dat hij in slechts 17 uur een volledige baan om de ster maakt. Dit veroorzaakt extreme omstandigheden, waaronder de enorme temperatuurswisselingen, en de aard van het transitsignaal. (Het transitsignaal is het licht dat zichbaar is vanaf de aarde zodra  de exoplaneet de oppervlakte van zijn moederster kruist en een kleine zonsverduistering veroorzaakt, en het licht dat zichtbaar is wanneer de planeet achter zijn ster langs beweegt.) Soms, wanneer 55 Cancri e achter zijn ster passeert, komt er geen zichtbaar licht van de planeet zelf, terwijl de planeet op andere momenten een sterk zichtbaar lichtsignaal uitzendt. Bij infrarood licht is er altijd een signaal, hoewel dat signaal in sterkte varieert.

IR-observaties met de Spitzer telescoop toonden aan dat de dagzijde van de planeet verzengende temperaturen kent van zo’n 2427 graden Celsius, en aan de nachtzijde rond de 1129 graden Celsius schommelt. Heng veronderstelt dat de nabijheid van de planeet tot zijn ster ervoor zorgt dat de planeet aan ‘uitgassen‘ doet, dit houdt in dat gigantische vulkanen en thermische ventilatieopeningen zich openen en hete koolstofrijke elementen in de atmosfeer spuwen. De exoplaneet kan echter die atmosfeer niet lang vasthouden, vanwege de extreme hitte, en dit gas wordt uiteindelijk weggeblazen, waardoor de planeet zeg maar, ‘kaal’ achterblijft totdat het proces van uitgassenopnieuw aanvangt. I.t.t. de meeste planeten is de atmosfeer van 55 Cancri e onstabiel. Het ontgassingsproces probeert de atmosfeer te vergroten, terwijl de extreme straling en zonnewind van de ster deze wegblazen. Maar deze twee processen zijn niet in evenwicht, wat leidt tot de situatie waarin de planeet soms een atmosfeer heeft en andere keren niet. Heng meent dat deze onbalans in de planetaire atmosfeer de vreemde transitsignalen kan verklaren. Wanneer de planeet zich in de atmosfeerloze ‘kale’ fase bevindt, komt er geen zichtbaar licht uit de atmosfeer van de planeet, omdat die er niet is, maar het hete oppervlak van de planeet zendt nog steeds infrarood licht uit. Wanneer de atmosfeer opzwelt, verschijnen zowel het zichtbare licht als alle straling die van het oppervlak komt in het transitsignaal. Hoewel dit slechts een hypothese is, biedt JWST een manier om deze te testen; door de druk en temperatuur van de atmosfeer van de planeet te meten, zou er bepaald kunnen worden of er altijd een atmosfeer aanwezig is. Bronnen; LiveScience, NASA/ESA, Astrophysical Journal Letters
Share

Speak Your Mind

*