Astronomen van de Universiteit van Arizona hebben samen met een internationale groep onderzoekers de atmosfeer van een hete en uniek opgeblazen exoplaneet geobserveerd met behulp van NASA's James Webb Space Telescope. De exoplaneet, die net zo groot is als Jupiter maar slechts een tiende van zijn massa heeft, blijkt oost-west asymmetrie in zijn atmosfeer te hebben, wat betekent dat er een aanzienlijk verschil is tussen de twee randen van zijn atmosfeer. De bevindingen zijn gepubliceerd in het tijdschrift Nature Astronomy.
“Dit is de eerste keer dat de oost-west asymmetrie van een exoplaneet ooit is waargenomen terwijl deze zijn ster passeert, vanuit de ruimte,” zegt hoofdauteur Matthew Murphy, een promovendus aan de U of A Steward Observatory. Een transit is wanneer een planeet voor zijn ster langs gaat - zoals de maan doet tijdens een zonsverduistering. “Ik denk dat waarnemingen vanuit de ruimte veel verschillende voordelen hebben ten opzichte van waarnemingen vanaf de grond,” zei Murphy. Oost-west asymmetrie van een exoplaneet verwijst naar verschillen in atmosferische kenmerken, zoals temperatuur of wolkeneigenschappen, die worden waargenomen tussen het oostelijke en westelijke halfrond van de planeet. Bepalen of deze asymmetrie bestaat of niet is cruciaal voor het begrijpen van het klimaat, de atmosferische dynamiek en weerpatronen van exoplaneten - planeten die buiten ons zonnestelsel bestaan.
De exoplaneet WASP-107b is zogeheten 'tidally locked' aan zijn ster. Dat betekent dat de exoplaneet altijd hetzelfde gezicht laat zien aan de ster waar hij omheen draait. Eén hemisfeer van de tidally locked exoplaneet is altijd naar de ster gericht waar hij omheen draait, terwijl de andere hemisfeer altijd van de ster af wijst, wat resulteert in een permanente dag- en nachtkant van de exoplaneet. Murphy en zijn team gebruikten de transmissiespectroscopietechniek met de James Webb Space Telescope. Dit is het belangrijkste instrument dat astronomen gebruiken om inzicht te krijgen in de atmosferen van andere planeten, aldus Murphy. De telescoop maakte een serie foto's terwijl de planeet voor zijn ster langs bewoog, waarbij informatie over de atmosfeer van de planeet werd gecodeerd. Door gebruik te maken van nieuwe technieken en de ongekende precisie van de James Webb ruimtetelescoop, konden de onderzoekers de signalen van de oostelijke en westelijke kanten van de atmosfeer van elkaar scheiden en gerichter kijken naar specifieke processen in de atmosfeer van de exoplaneet.
“Deze momentopnamen vertellen ons veel over de gassen in de atmosfeer van de exoplaneet, de wolken, de structuur van de atmosfeer, de chemie en hoe alles verandert wanneer het verschillende hoeveelheden zonlicht ontvangt,” aldus Murphy. De exoplaneet WASP-107b is uniek omdat hij een zeer lage dichtheid en relatief lage zwaartekracht heeft, wat resulteert in een atmosfeer die meer opgeblazen is dan bij andere exoplaneten van zijn massa het geval zou zijn. “Zoiets hebben we niet in ons eigen zonnestelsel. Het is uniek, zelfs onder de exoplaneten,” aldus Murphy. WASP-107b is ruwweg 890 graden Fahrenheit - een temperatuur die het midden houdt tussen de planeten van ons zonnestelsel en de heetste exoplaneten die bekend zijn. “Traditioneel werken onze observatietechnieken niet zo goed voor deze tussenliggende planeten, dus er zijn veel spannende open vragen die we nu eindelijk kunnen gaan beantwoorden,” zei Murphy. “Sommige van onze modellen vertelden ons bijvoorbeeld dat een planeet als WASP-107b deze asymmetrie helemaal niet zou moeten hebben - dus we leren al iets nieuws.”
Onderzoekers kijken al bijna twintig jaar naar exoplaneten en veel waarnemingen vanaf de grond en vanuit de ruimte hebben astronomen geholpen om te raden hoe de atmosfeer van exoplaneten eruit zou zien, zegt Thomas Beatty, co-auteur van het onderzoek en assistent-professor astronomie aan de Universiteit van Wisconsin-Madison. “Maar dit is echt de eerste keer dat we dit soort asymmetrieën direct zien in de vorm van transmissiespectroscopie vanuit de ruimte, wat de primaire manier is waarop we begrijpen waaruit de atmosfeer van exoplaneten bestaat - het is eigenlijk verbazingwekkend,” zei Beatty. Murphy en zijn team zijn aan de slag gegaan met de observatiegegevens die ze hebben verzameld en zijn van plan om veel gedetailleerder te kijken naar wat er aan de hand is met de exoplaneet, waaronder aanvullende observaties, om te begrijpen wat deze asymmetrie veroorzaakt. “Voor bijna alle exoplaneten geldt dat we ze niet eens rechtstreeks kunnen bekijken, laat staan dat we kunnen weten wat er aan de ene kant gebeurt en aan de andere kant niet,” zei Murphy. “Voor het eerst zijn we in staat om een veel lokalere blik te werpen op wat er in de atmosfeer van een exoplaneet gebeurt.”
Bron: EurekAlert!
