Impressie van een sub-Neptunus, te weten TOI-421 b. Credit: NASA, ESA, CSA, and D. Player (STScI)
Er zijn inmiddels al meer dan vijfduizend exoplaneten ontdekt en bevestigd – de teller staat op dit moment op 5.539 exemplaren, met ruim 10.000 kandidaat-planeten in de wachtkamer om toegelaten te worden – en al die planeten variëren in massa en grootte van kleiner dan de aarde tot groter dan Jupiter. Opmerkelijk is een gat dat jaren geleden al werd geïdentificeerd, een gat tussen de super-Aardes en de sub-Neptunussen, een gat tussen de 1,5 en 2 aardmassa’s. In het hele massabereik van de lichtste (Kepler 37b met 0,01 aardmassa) tot de zwaarste exoplaneet (HD 2562 met 30 Jupitermassa) zijn exoplaneten gevonden, behalve in dat genoemde gat. Zie ook de video eronder over alle types van exoplaneten.
Jessie Christiansen (IPAC/Caltech) en haar team hebben nu in de gegevens verzameld met NASA’s Kepler ruimtetelescoop mogelijk een verklaring gevonden voor het gat. Duidelijk is dat het gat niet zo maar een statistisch ongelukje is, maar dat er wel degelijk sprake is van een fysiek proces zodat we geen planeten in dat bereik van 1,5-2 aardmassa’s vinden. Eerder had men al bedacht dat sommige sub-Neptussen hun atmosfeer kunnen verliezen en zo in omvang en massa krimpen, maar daar waren twee oorzaken voor, maar niet duidelijk was welke oorzaak juist was. Eén van die oorzaken was massaverlies door mechanismen in de kern van de planeet, de andere oorzaak was door de zogeheten fotoverdamping. Christiansen denken nu dat de eerste oorzaak de juiste is, dat sub-Neptunussen hun atmosfeer verliezen door massaverlies en dat ze na korte tijd overgaan van een sub-Neptunus naar een super-Aarde.
Een overzicht van de verschillende types exoplaneten. Credit: NASA/JPL-Caltech
Bij dat massaverlies geeft de hete kern van de sub-Neptunus veel straling af en dat zorgt er voor dat de atmosfeer van binnenuit wordt weggestraald. Het is een mechanisme dat optreedt als zo’n planeet circa een miljard jaar oud is. Bij de fotoverdamping wordt de atmosfeer ook weggeblazen door straling, maar dan is het de ster waar de planeet bij staat die daar voor zorgt en dat proces gebeurt al veel eerder, in de eerste 100 miljoen jaar van de planeet z’n bestaan. In de K2 missie van Kepler had de ruimtetelescoop waarnemingen gedaan aan de open sterclusters Kribbe en Hyaden, welke tussen de 600 en 800 miljoen jaar oud zijn. De sterren en planeten daar zijn ongeveer even oud, dus de sub-Neptunussen in de twee clusters zouden al ver voorbij het stadium moeten zijn dat ze door fotoverdamping hun atmosfeer zouden hebben verloren, en ze zouden nog niet het stadium van massaverlies hebben bereikt. Christiansen’s team kwam veel sub-Neptunussen tegen in de Kribbe en Hyaden en ze concluderen dat áls fotoverdamping zou hebben plaatsgevonden dat er veel minder zouden zijn. Bij de oudere sterren in de clusters (> 800 miljoen jaar) bleek slechts een kwart te beschikken over sub-Neptunussen, dus daar was mogelijk al sprake van massaverlies en waren de sub-Neptunussen verkleind tot super-Aardes.
Meer informatie vind je in het vakartikel van Jessie L. Christiansen et al, Scaling K2. VII. Evidence For a High Occurrence Rate of Hot Sub-Neptunes at Intermediate Ages, The Astronomical Journal (2023).
Bron: Phys.org.
Speak Your Mind