De meest gedetailleerde kijk tot nu toe in de atmosfeer van een verre exoplaneet heeft een mengsel van waterdamp en koolmonoxide onthuld dat een wereld tien keer zo groot als Jupiter bedekt, ongeveer 130 lichtjaar verwijderd van de aarde. Net als Jupiter heeft het geen vast oppervlak en heeft het een temperatuur van meer dan duizend graden. Bovendien werden er in de atmosfeer geen veelbetekenende methaansignalen gedetecteerd. Maar dit zonnestelsel is nog steeds van groot belang, aangezien drie andere gigantische werelden om dezelfde ster draaien en wetenschappers zeiden dat het bestuderen van dit systeem niet alleen zal helpen bij het oplossen van mysteries over hoe het is gevormd, maar ook hoe ons eigen zonnestelsel ook is gevormd.
De waarnemingen zijn gedaan met de Keck II-telescoop op Hawaï, met behulp van een infraroodbeeldvormingsspectrograaf genaamd OSIRIS, die de chemische vingerafdrukken van specifieke moleculen kon blootleggen.
'Dit is het scherpste spectrum dat ooit van een buitenzoolplaneet is verkregen', zegt dr. Bruce Macintosh van het Lawrence Livermore National Laboratory. “Dit toont de kracht van het direct in beeld brengen van een planetair systeem. Het is de voortreffelijke resolutie van deze nieuwe waarnemingen die ons in staat heeft gesteld de vorming van planeten echt te onderzoeken. ”
"Met dit detailniveau," zei co-auteur Travis Barman van de Lowell Observatory, "kunnen we de hoeveelheid koolstof vergelijken met de hoeveelheid zuurstof in de atmosfeer, en deze chemische mix geeft aanwijzingen over hoe het planetaire systeem gevormd is . '
De planeten rond de ster, bekend als HR 8799, wegen tussen de vijf en tien keer de massa van Jupiter en gloeien nog steeds in infrarood met de hitte van hun vorming. Het onderzoeksteam zegt dat hun waarnemingen suggereren dat het zonnestelsel op een vergelijkbare manier is gemaakt als het onze, met gasreuzen die zich ver weg van hun moederster vormen en kleinere, rotsachtige planeten dichterbij. Er zijn echter nog geen aardachtige rotsachtige planeten gedetecteerd in dit systeem.
"De resultaten suggereren dat het HR 8799-systeem een opgeschaald zonnestelsel is", zegt Quinn Kanopacky, een astronoom van de Universiteit van Toronto in Canada. “Toen de massieve kernen eenmaal groot genoeg waren geworden, trok hun zwaartekracht snel het omringende gas aan om de enorme planeten te worden die we vandaag zien. Aangezien dat gas een deel van zijn zuurstof was kwijtgeraakt, eindigt de planeet met minder zuurstof en minder water dan wanneer het zich zou hebben gevormd door een zwaartekrachtsinstabiliteit. ”
Er zijn twee toonaangevende modellen van planetaire vorming: accretie van de kern en instabiliteit van de zwaartekracht. Wanneer sterren zich vormen, omringt een planeetvormende schijf ze. Met kernacretie vormen planeten zich geleidelijk naarmate vaste kernen langzaam groot genoeg worden om gas van de schijf te gaan opnemen, terwijl in het gravitatie-instabiliteitsmodel planeten bijna onmiddellijk ontstaan als de schijf op zichzelf instort.
Eigenschappen zoals de samenstelling van de atmosfeer van een planeet zijn aanwijzingen voor hoe de planeet is gevormd, en in dit geval lijkt de aanwas van de kern te winnen. Hoewel er aanwijzingen waren voor waterdamp, is die signatuur zwakker dan verwacht zou worden als de planeet de samenstelling van zijn moederster zou delen. In plaats daarvan heeft de planeet een hoge verhouding tussen koolstof en zuurstof - een vingerafdruk van zijn vorming in de gasschijf tientallen miljoenen jaren geleden. Terwijl het gas in de loop van de tijd afkoelde, vormden zich korrels waterijs, waardoor het resterende zuurstofgas opraakt. Planetaire vorming begon toen toen ijs en vaste stoffen zich verzamelden in planetaire kernen.
"Toen de vaste kernen eenmaal groot genoeg waren geworden, trok hun zwaartekracht snel het omringende gas aan om de enorme planeten te worden die we vandaag zien", zei Konopacky. "Sinds dat gas een deel van zijn zuurstof had verloren, eindigt de planeet met minder zuurstof en minder water dan wanneer het zich zou hebben gevormd door een zwaartekrachtsinstabiliteit."
"Spectrale informatie van deze kwaliteit geeft niet alleen aanwijzingen over de vorming van de HR8799-planeten, maar biedt ook de begeleiding die we nodig hebben om ons theoretisch begrip van exoplaneetatmosferen en hun vroege evolutie te verbeteren", aldus Barman. "De timing van dit werk kan niet beter zijn, aangezien het op de hielen komt van nieuwe instrumenten die tientallen exoplaneten zullen voorstellen, die in een baan om andere sterren draaien, die we in vergelijkbaar detail kunnen bestuderen."
Dit systeem was ook de studie als onderdeel van verkenning op afstand met Project 1640. De onderstaande video legt meer uit:
Bron: Keck Observatory
