Astronomen hebben een atmosfeer ontdekt rond een lavaplaneet, een verrassende vondst die het huidige begrip van hoe deze ultrahete werelden zich gedragen op de proef stelt. In tegenstelling tot de meeste rotsachtige exoplaneten die extreem dicht bij hun sterren draaien, lijkt TOI 561b – een wereld die qua massa vergelijkbaar is met de aarde maar tweemaal zo groot – een aanzienlijk gasvormig omhulsel te hebben. Deze ontdekking, gepubliceerd in de Astrofysical Journal Letters, levert het sterkste bewijs tot nu toe dat dergelijke planeten hun atmosfeer kunnen vasthouden ondanks intense sterrenstraling en zwakke zwaartekracht.
De onverwachte retentie van gas
De meeste kleine planeten in de buurt van hun gaststerren hebben moeite om hun atmosfeer vast te houden. Door hun lage zwaartekracht kunnen snel bewegende gasmoleculen de ruimte in ontsnappen, terwijl krachtige straling van nabijgelegen sterren elke potentiële atmosfeer wegneemt. TOI 561b, ontdekt door het TESS-ruimtevaartuig in 2020, voltooit een baan in minder dan 10 uur, waardoor het ongelooflijk heet is en schijnbaar onherbergzaam voor atmosferische retentie.
‘We zouden verwachten dat de atmosfeer er niet meer zou zijn’, legt Nicole Wallack van het Carnegie Earth and Planets Laboratory uit. ‘Maar we hebben een atmosfeer nodig die uitlegt wat we zien.’
De ongebruikelijk lage dichtheid van de planeet voor zijn omvang – ongeveer vier keer die van water – was een van de eerste aanwijzingen dat er iets ongewoons aan de hand was. Een atmosfeer zou de schijnbare omvang van de planeet kunnen vergroten, waardoor deze dichtheidsafwijking ontstaat.
JWST onthult gematigde temperaturen
Met behulp van de James Webb-ruimtetelescoop analyseerden onderzoekers de temperatuurverdeling op TOI 561b. Zonder atmosfeer verwachtten ze extreme temperatuurverschillen tussen de dag- en nachtzijde. De kant die voortdurend naar de ster is gericht, zou verschroeiend moeten zijn, terwijl de donkere kant ijskoud zou zijn. In plaats daarvan onthulden JWST-gegevens verrassend gematigde temperaturen aan beide kanten.
Aan de dagzijde werd gemeten op ongeveer 1.800° Celsius, aanzienlijk lager dan de verwachte 2.700° C. Dit suggereert een atmosfeer met sterke wind die warmte over de planeet verspreidt.
Magma-oceanen en atmosferische persistentie
Het gesmolten oppervlak van de planeet kan een rol spelen bij het aanvullen van de atmosfeer. Oplaaiende stromingen kunnen sneller gassen vrijmaken dan de ster ze kan verwijderen, waardoor de atmosfeer na verloop van tijd kan blijven bestaan. Deze ontdekking roept vragen op over hoe gemeenschappelijk atmosferen zouden kunnen zijn op vergelijkbare lavawerelden.
“We beginnen hier nu pas meer over te leren”, merkt Wallack op. “We zullen zien hoe afwijkend de atmosfeer op dit soort rotsachtige planeten is naarmate er meer waarnemingen naar voren komen.”
Hoewel TOI 561b veel te heet is om leven te ondersteunen, biedt de vondst waardevol inzicht in de planetaire evolutie. De studie van dit soort extreme exoplaneten kan onderzoekers helpen modellen van atmosferisch verlies en retentie te verfijnen, die essentieel zijn voor het begrijpen van de bewoonbaarheid op andere werelden.
De verrassende ontdekking van een atmosfeer op een lavaplaneet toont aan dat ons huidige begrip van exoplanetaire atmosferen onvolledig is. Verder onderzoek is nodig om te bepalen of dit fenomeen zeldzaam of wijdverbreid is in vergelijkbare werelden.
