Bron: Science Daily | Methode: Herschreven
Origineel: “James Webb catches a giant helium cloud pouring off a puffy planet”
Astronomers using the James Webb Space Telescope have captured dramatic helium streams pouring off the super-puff exoplanet WASP-107b, revealing a world with an enormously inflated, weakly bound atmosphere under intense stellar heat. The detection of helium, water, and various chemical…
Een internationaal team van astronomen heeft met de James Webb-ruimtetelescoop een spectaculaire ontdekking gedaan: enorme heliumwolken die wegstromen van de exoplaneet WASP-107b. Deze waarneming biedt voor het eerst gedetailleerd inzicht in hoe planeetatmosferen evolueren en ontsnappen naar de ruimte.
**Eerste heliumdetectie op exoplaneet**
De doorbraak werd gerealiseerd door onderzoekers van de Universiteit van Genève (UNIGE), samen met collega’s van universiteiten in McGill, Chicago en Montreal. Het team ontdekte brede heliumstromen die wegvloeien van WASP-107b, een planeet die meer dan 210 lichtjaren van ons zonnestelsel verwijderd is. Dit markeert de eerste keer dat de James Webb Space Telescope helium heeft gedetecteerd op een exoplaneet, wat wetenschappers in staat stelt om ontsnappende gassen veel gedetailleerder te onderzoeken dan voorheen.
**Een uitzonderlijk ‘opgeblazen’ wereld**
WASP-107b, ontdekt in 2017, behoort tot de fascinerende categorie van ‘super-puff’ planeten. Hoewel deze planeet qua grootte vergelijkbaar is met Jupiter, bevat hij slechts ongeveer een tiende van Jupiter’s massa. Deze extreem lage dichtheid, gecombineerd met zijn zeer nauwe baan rond zijn ster – dichter dan Mercurius rond onze Zon – maakt WASP-107b tot een uitzonderlijk object voor studie.
De planeet draait zo dicht rond zijn ster dat de intense hitte dramatische gasuitstromen veroorzaakt. Deze hitte zorgt ervoor dat de atmosfeer letterlijk wordt ‘afgepeld’, wat resulteert in de spectaculaire heliumwolken die nu zijn waargenomen.
**Atmosferische ontsnapping in detail**
Het helium dat van de planeet wegstroomt, komt uit de uitgestrekte bovenste atmosfeer, bekend als de ‘exosfeer’. Deze gaswolk is zo groot dat hij het licht van de ster al begint te dimmen voordat de planeet zelf voor de ster langs beweegt.
“Onze atmosferische ontsnappingsmodellen bevestigen de aanwezigheid van heliumstromen, zowel voor als achter de planeet, die zich uitstrekken in de richting van zijn orbitale beweging tot bijna tien keer de straal van de planeet,” verklaart Yann Carteret, doctoraatsstudent aan het Departement Astronomie van de Faculteit Wetenschappen van de Universiteit van Genève en co-auteur van het onderzoek.
**Chemische vingerafdruk onthult het verleden**
Naast helium identificeerden de onderzoekers ook water en verschillende chemische verbindingen in de atmosfeer van WASP-107b, waaronder koolstofmonoxide, koolstofdioxide en ammoniak. Opvallend was echter de afwezigheid van methaan, ondanks het feit dat de James Webb-telescoop gevoelig genoeg is om dit gas te detecteren.
Deze chemische samenstelling helpt wetenschappers bij het reconstrueren van de vroege geschiedenis van de planeet. Het bewijs suggereert dat WASP-107b oorspronkelijk veel verder van zijn huidige locatie werd gevormd, voordat hij naar binnen migreerde. Deze binnenwaartse verschuiving zou zowel zijn opgezwollen atmosfeer als het significante gasverlies dat vandaag wordt waargenomen kunnen verklaren.
**Planetaire migratie en evolutie**
Het fenomeen van atmosferische ontsnapping is niet uniek voor exoplaneten. Zelfs de Aarde verliest voortdurend een kleine hoeveelheid materiaal naar de ruimte – ongeveer 3 kilogram gas per seconde, voornamelijk waterstof. Dit proces, bekend als ‘atmosferische ontsnapping’, is echter bijzonder relevant voor planeten die extreem dicht bij hun sterren draaien.
“Het waarnemen en modelleren van atmosferische ontsnapping is een belangrijk onderzoeksgebied bij het UNIGE Departement Astronomie omdat men denkt dat het verantwoordelijk is voor enkele van de kenmerken die worden waargenomen in de exoplanetenpopulatie,” legt Vincent Bourrier uit, hoofddocent en onderzoeksfellow in het Departement Astronomie van de UNIGE Faculteit Wetenschappen en co-auteur van het onderzoek.
**Implicaties voor andere werelden**
De bevindingen hebben belangrijke implicaties voor ons begrip van hoe verre werelden in de loop van de tijd veranderen. Bourrier benadrukt dat atmosferische ontsnapping op aarde te zwak is om onze planeet drastisch te beïnvloeden, maar dat het wel verantwoordelijk zou zijn voor de afwezigheid van water op Venus, onze nabije buur.
“Het is daarom essentieel om de mechanismen die bij dit fenomeen aan het werk zijn volledig te begrijpen, dat de atmosfeer van bepaalde rotsachtige exoplaneten zou kunnen eroderen,” concludeert hij.
De resultaten van dit onderzoek, gepubliceerd in Nature Astronomy, bieden een cruciale referentie voor het begrijpen van planetaire evolutie en atmosferische processen. Ze demonstreren opnieuw de buitengewone mogelijkheden van de James Webb-ruimtetelescoop om ons begrip van verre werelden te revolutioneren en nieuwe inzichten te verschaffen in de complexe processen die de evolutie van planeten bepalen.