Een internationaal team van onderzoekers, onder leiding van sterrenkundigen van de Universiteit van Amsterdam, heeft voor het eerst direct ijzer aangetoond in de atmosfeer van een exoplaneet. De onderzoekers ontdekten emissielijnen van ongeladen ijzeratomen in het lichtspectrum van KELT-9b. De waarneming was ingewikkeld, want de exoplaneet wordt overstraald door zijn ster.
De exoplaneet KELT-9b draait in 36 uur om zijn ster KELT-9. De ster en de planeet bevinden zich op een afstand van ongeveer 620 lichtjaar van de aarde in het sterrenbeeld Zwaan. De ster heeft een temperatuur van meer dan 10.000 graden. Dat is bijna twee keer zo heet als de zon. Planeet KELT-9b is groter dan Jupiter. Hij staat dichtbij zijn ster, zo’n dertigmaal dichterbij dan de aarde bij de zon. De onderzoekers wisten al dat er ijzer in de planeetatmosfeer moest zijn. Een paar jaar geleden zagen ze daar namelijk al aanwijzingen voor toen ze het sterlicht bestudeerden terwijl de planeet voor de ster langs schoof.
Direct licht
Bij de nieuwe waarnemingen keken de onderzoekers direct naar het licht van de planeet. Dat is ingewikkeld, want de ster overstraalt de planeet. Bovendien staat de planeet vaak met de nachtkant naar de aarde toe. De onderzoekers vingen het licht op net voordat de planeet achter de ster verdween. Hoofdonderzoeker Lorenzo Pino (Universiteit van Amsterdam) vergelijkt het onderzoek naar de exoplaneet bij de ster met het kijken naar een vuurvliegje in de buurt van een lantarenpaal: "Een paar jaar geleden zagen we de schaduw van de vuurvlieg, of in ons geval, de schaduw van de exoplaneet. Nu hebben we de exoplaneet direct bekeken."
Kruiscorrelatie
De onderzoekers deden hun waarnemingen in de nacht van 22 op 23 juli 2018 op het Spaanse eiland La Palma met behulp van een Italiaanse telescoop, de Telescopio Nazionale Galileo. Op die telescoop bevindt zich HARPS-N. Dat is een spectrograaf die licht uiteen kan rafelen en de aanwezigheid van atomen en moleculen kan aantonen. De onderzoekers brachten de emissielijnen van atomen in kaart met behulp van kruiscorrelatie. Pino vergelijkt kruiscorrelatie met het photoshoppen van een reeks filmbeelden: "De ster staat stil, maar de planeet beweegt. De kruiscorrelatie is een soort filter die meebeweegt met de planeet. Daardoor kunnen we het laneetlicht isoleren."
Hubble Ruimtetelescoop
Op basis van de gegevens denken de onderzoekers nu dat het ijzer in de atmosfeer van exoplaneet KELT-9b ervoor zorgt dat het bovenste deel van de atmosfeer warmer is dan het onderste deel. Het idee is dat het ijzer het sterlicht absorbeert waardoor de atmosfeer opwarmt. Op aarde vindt een vergelijkbaar proces in de atmosfeer plaats. Alleen zorgt daar niet ijzer, maar ozon voor de opwarming van de bovenste lagen. In de toekomst hopen de onderzoekers meer metingen aan het ijzergehalte in de planeetatmosfeer te kunnen doen. Dat kan bijvoorbeeld met de Hubble Ruimtetelesoop waarop Lorenzo Pino meettijd toebedeeld heeft gekregen. Uiteindelijk hopen de onderzoekers te ontrafelen hoe zulke grote, hete exoplaneten als KELT-9b ontstaan en waarom er geen vergelijkbare exemplaren in ons zonnestelsel zijn.
Bron: Nederlandse Onderzoekschool voor Astronomie (NOVA)
