De verre, jonge exoplaneet PDS 70b daagt de heersende opvatting over hoe planeten ontstaan uit. Credits; ESO/A. Müller e.a.
Een team astronomen van de Amerikaanse Northwestern University, heeft de atmosfeer van een prille exoplaneet genaamd PDS 70b, onder de loep genomen en ontdekt dat de chemische samenstelling ervan niet volledig overeenkomt met de wervelende gas- en stofschijf waaruit hij is ontstaan. Deze ontdekking, gedaan aan de hand van data afkomstig van de Keck II-telescoop op Hawaï, daagt, aldus het team, decennialange, leidende theorieën van planeetvorming uit, daar ze mogelijk te simplistisch zijn.
De ontluikende exoplaneet, PDS 70b, bevindt zich op zo’n 400 lichtjaar van de aarde in het sterrenbeeld Centaurus, en is bijna drie keer zo groot als Jupiter. De PDS 70b maakt deel uit van een systeem met twee planeten, wat een waardevolle omgeving biedt voor astronomen om de link tussen pasgeboren planeten en hun accretieschijf te onderzoeken. De PDS 70b cirkelt rond zijn moederster op een afstand die vergelijkbaar is met de baan van Uranus rond de zon, en eerdere observaties suggereren dat het einde van zijn ‘geboorte’ tijdperk nabij zou kunnen zijn na ongeveer 5 miljoen jaar massa te hebben verzameld.
In mei j.l. gebruikte het team data van de Keck II-telescoop om de chemische samenstelling van PDS 70b te bestuderen, met name door te kijken naar de overvloed aan koolmonoxide en water, waaruit afgeleid werd hoeveel koolstof en zuurstof er aanwezig is in de atmosfeer van de planeet — twee van de meest voorkomende elementen in het universum na waterstof en helium en dus belangrijke sporen van planeetvorming. Door deze observaties te vergelijken met archiefgegevens over de gassen in de protoplanetaire schijf van het systeem, ontdekte het team dat de atmosfeer van de planeet veel minder koolstof en zuurstof bevat dan verwacht. Het resultaat werd gepubliceerd op 18 december j.l. in het Astrophysical Journal Letters. Hoofdauteur van de studie, astrofysicus Chih-Chun Hsu, stelde “Dat was een verrassend en het laat zien dat ons algemeen geaccepteerde beeld van planeetvorming te simplistisch was”, zie hier de verklaring.
Impressie van materie dat naar de planeet PDS 70b toevalt. Credits: NASA, ESA, STScI, Joseph Olmsted (STScI).
‘Het planetensysteem rondom de oranje dwergster PDS 70 is hier al vaker belicht in de Astroblogs. Daar PDS 70b zo groot is kan men ‘m zien met de Hubble ruimtetelescoop. Samen met een andere planeet bevindt PDS 70b zich in de omringende stof- en gasschijf rondom de ster en met een leeftijd van zo’n vijf miljoen jaar is hij erg jong.’ Hij heeft de massa van Jupiter, zie verder Arie’s blogs over PDS 70.
Wetenschappers denken dat planeten ontstaan wanneer deeltjes in de protoplanetaire schijf botsen en aan elkaar blijven plakken, waardoor uiteindelijk grotere lichamen ontstaan door accretie. Als dit inderdaad een universeel proces is, zouden planeten een vergelijkbare chemische samenstelling moeten hebben als hun schijven. De onderzoekers stellen twee scenario’s voor die de waargenomen discrepantie zouden kunnen verklaren. Ten eerste zou PDS 70b het grootste deel van zijn koolstof en zuurstof niet rechtstreeks uit het gas in de protoplanetaire schijf hebben opgenomen, maar uit vast materiaal zoals ijs en stof, dat gevangen koolstof en zuurstof zou hebben bevat.
Recente observaties van andere planetaire systemen met de James Webb Space Telescope suggereren dat een dergelijk proces mogelijk is en invloed kan hebben op de chemische samenstelling van jonge planeten. Als PDS 70b dezelfde route zou volgen, “zou dat ijs en stof verdampt zijn voordat het de planeet binnendrong”, aldus co-auteur van de studie Jason Wang, in de verklaring. “Dus het zou ons kunnen vertellen dat we gas niet zomaar met gas kunnen vergelijken — de vaste componenten zouden een groot verschil kunnen maken in de koolstof-zuurstofverhouding.”
Als alternatief zou de protoplanetaire schijf relatief recent verrijkt kunnen zijn met koolstof, zoals andere modellen van planeetvorming voorspellen. Bestaande gegevens over het systeem zijn niet voldoende om onderscheid te maken tussen deze twee mogelijkheden, maar toekomstige observaties van de tweede planeet, PDS 70c, kunnen de nodige inzichten bieden voor een meer gedetailleerde modellering van het systeem, aldus de onderzoekers. Bronnen; NorthWesternUniversity, LiveScience, NASA, ESA/ESO
Gerelateerde Astroblogs:
Breakthrough Listen-signaal BLC1 nader onder de loep gelegd op tekenen van buitenaardse intelligentie
Potentieel bewoonbare planeet TRAPPIST-1b heeft mogelijk een atmosfeer die rijk is aan koolstofdioxide
Mysterieuze warmtestraling ontdekt bij sterren in de Melkweg, zijn Dyson-structuren de oorzaak?
U schrijft: “De exoplaneet, PDS 70b is bijna drie keer zo groot als Jupiter.” slaat die 3 keer dan op de diameter, op het schijnbare oppervlak of op het volume?
Diameter is 2.72 x Jupiter
en verder, ‘Its mass is 3 Jupiters’, hieronder o.a. de link van een factsheet van NASA over PDS 70b; https://science.nasa.gov/exoplanet-catalog/pds-70-b/
https://www.livescience.com/space/exoplanets/surprise-discovery-in-alien-planets-atmosphere-could-upend-decades-of-planet-formation-theory
https://astrobiology.com/2024/12/young-exoplanets-atmosphere-unexpectedly-differs-from-its-birthplace.html