Wetenschappers van NASA's Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Californië hebben een eenvoudig nieuw recept ontwikkeld voor het bakken van ovenverse buitenaardse sferen - en je kunt het thuis volgen dankzij een handige studie die 29 januari is gepubliceerd in The Astrophysical Journal.
Het enige dat je nodig hebt, is een beker met waterstofgas, een snufje koolmonoxide en een oven die is ingesteld op 2200 graden Fahrenheit (1200 graden Celsius). Smeer het mengsel royaal in met ultraviolette straling en bak het vervolgens 200 uur. Altviool! Je hebt nu je eigen exoplaneetsfeer, klaar voor analyse. (Eet alsjeblieft niet de buitenaardse sfeer.)
Waarom ging NASA helemaal Betty Crocker in de ruimte? Het bureau probeerde een puzzel op te lossen over een klasse van exoplaneten die bekend staan als hete Jupiters - gasreuzen die zo dicht bij hun gastheerzonnen zitten dat ze in minder dan 10 aardse dagen door een volledige baan vliegen.
Zoals je waarschijnlijk uit de naam kunt afleiden, zijn hete Jupiters aan het verbranden - vaak bereiken ze temperaturen van ongeveer 1.000 tot 5.000 F (530 tot 2.800 C), zei het JPL-team in een verklaring. Ze worden ook gebombardeerd door ultraviolette (UV) straling van hun nabijgelegen zon.
Deze extreme leefstijl maakt hete Jupiters helderder dan veel exoplaneten en gemakkelijker om diepgaand te bestuderen. Een handvol van de duizenden bekende exoplaneten passen in deze categorie en, in tegenstelling tot de meeste planeten buiten ons zonnestelsel, kunnen astronomen vaak een hete Jupiter herkennen door hun atmosfeer in verschillende golflengten van licht in beeld te brengen. Die atmosferen zijn over het algemeen erg wazig, zelfs op grote hoogte en in lagedrukgebieden waar waarschijnlijk geen wolken kunnen ontstaan.
Het NASA JPL-team wilde weten waarom. Dus probeerden de teamleden hun eigen hete Jupiter-sfeer te creëren in het laboratorium met behulp van een zeer sterke oven.
Eerder werk, zoals dit onderzoek uit 2016 in het tijdschrift Space Science Reviews, heeft gesuggereerd dat hete Jupiter-atmosferen waarschijnlijk veel waterstofgas (het meest voorkomende molecuul in het universum) en een beetje koolmonoxide (CO) bevatten. Dus maakte het team een waterstofzwaar mengsel met een snufje van 0,3 procent CO en verwarmde het tot verschillende temperaturen, met een piek van 2240 F (1230 C).
Het simpelweg verwarmen van deze buitensporige atmosfeer leverde niet de gewenste waas op. Het mengsel baden in UV-straling deed dat echter wel. Na meer dan een week blootstelling aan straling in de oven, ontwikkelde de ersatz-atmosfeer eindelijk een omhulsel van aërosolen - vaste deeltjes opgehangen in gas, als mist die boven een skyline van de stad hangt. En dat veroorzaakte de waas waarnaar ze op zoek waren.
"Dit resultaat verandert de manier waarop we die wazige hete Jupiter-atmosfeer interpreteren", zei hoofdonderzoeksauteur en JPL-onderzoeker Benjamin Fleury in de verklaring. "In de toekomst willen we de eigenschappen van deze aerosolen bestuderen ... hoe ze zich vormen, hoe ze licht absorberen en hoe ze reageren op veranderingen in de omgeving."
Deze studie levert het eerste bewijs dat straling een sleutelrol speelt bij het vervaardigen van de schil van waas rond hete Jupiters. De door straling gevoede reacties in de oven van JPL produceerden ook sporen van water en koolstofdioxide, wat astronomen nog een paar aanwijzingen geeft om naar te zoeken bij het scannen van het universum naar deze forse exoplaneten.
