En dat levert naast enkele antwoorden, ook vooral veel nieuwe vragen op.

Recent stuitte planetenjager TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) op een bijzonder ongebruikelijke planeet. Een zogenoemde ‘hete Neptunus’. De planeet in kwestie – LTT 9779b genaamd – bevindt zich op zo’n 260 lichtjaar afstand van de aarde en heeft slechts 19 uur nodig om een rondje rond de moederster te voltooien. Die geringe omlooptijd is natuurlijk het resultaat van het feit dat de planeet vrij dicht bij de zonachtige moederster in de buurt staat, wat weer resulteert in bijzonder hoge temperaturen op LTT 9779b. Die liggen boven de 1700 graden Celsius!

De atmosfeer
“De planeet wordt zo intens door zijn moederster bestraald (…) dat de atmosfeer al compleet verdampt zou moeten zijn,” stelt onderzoeker Ian Crossfield. Maar dat is – heel verrassend – niet het geval. “Onze observaties met behulp van ruimtetelescoop Spitzer laten ons – via het infrarode licht dat de planeet afgeeft – de atmosfeer zien.”


En de waarnemingen onthullen nog veel meer over deze atmosfeer die eigenlijk niet zou moeten bestaan. “De planeet is eigenlijk veel koeler dan we (afgaand op de straling afkomstig van de moederster, red.) zouden verwachten,” legt onderzoeker Nicolas Cowan uit. “Dat suggereert dat de planeet veel van de invallende straling weerkaatst, mogelijk door wolken. Daarnaast transporteert de planeet ook niet veel warmte naar de nachtzijde (de zijde die niet op de ster gericht is, red.), maar we denken dat wel te begrijpen. De straling van de ster wordt waarschijnlijk hoog in de atmosfeer geabsorbeerd, waar de energie ook weer vrij snel terug wordt gegeven aan de ruimte.” Verder hebben de onderzoekers ook aanwijzingen gevonden dat de atmosfeer koolstofmonoxide en koolstofdioxide herbergt.

Unieke planeet
LTT 9779b gaat voor nu de boeken in als de eerste hete Neptunus die TESS heeft ontdekt. De naam ‘hete Neptunus’ heeft de planeet te danken aan het feit dat deze qua grootte bij Neptunus in de buurt komt (LTT 9779b is ongeveer twee keer groter dan ‘onze’ Neptunus), maar in tegenstelling tot de Neptunus die wij in ons zonnestelsel kennen, heel dicht bij zijn ster staat en daardoor uitzonderlijk warm is. “Niet alleen lood zou in de atmosfeer van deze planeet smelten,” vertelt onderzoeker Ian Crossfield. “Hetzelfde geldt voor platina, chroom en roestvrijstaal.” Het lijkt niet ondenkbaar dat er de komende jaren nog meer van deze hete Neptunussen ontdekt gaan worden. Maar Crossfield verwacht dat dit type planeet toch altijd enigszins een zeldzaamheid zal blijven. Dat heeft alles te maken met het feit dat hete Neptunussen maar een kort leven beschoren zijn. “Hete Neptunussen zijn niet zwaar genoeg om te kunnen voorkomen dat hun atmosfeer verdampt en ze massa verliezen,” legt hij uit. “Dus de meeste warme exoplaneten die dicht bij hun moederster staan, zullen of de zwaardere hete Jupiters zijn of rotsachtige planeten die lang geleden het leeuwendeel van hun atmosfeer zijn kwijtgeraakt.”

Dag, atmosfeer!
Want dat lot staat ook LTT 9779b te wachten. “Wij verwachten dat de planeet langzaam zijn atmosfeer verliest,” legt Crossfield aan Scientias.nl uit. Dat er nu nog een atmosfeer is die astronomen bestuderen kunnen, is volgens Crossfield waarschijnlijk louter te danken aan het feit dat LTT 9779b in beginsel al een flinke atmosfeer had. “Zodat er – ondanks dat er al een deel van de atmosfeer verloren is gegaan – vandaag de dag toch nog een grote, Neptunus-achtige planeet over is.”


James Webb
Het goede nieuws is dat de planeet nog zo’n flinke atmosfeer heeft, dat deze waarschijnlijk ook nog wel eventjes meekan. “Ik verwacht dat deze er nog miljoenen jaren zal zijn.” Dat geeft onderzoekers dus meer dan genoeg tijd om de atmosfeer verder te onderzoeken. Zo kan Crossfield niet wachten tot NASA’s James Webb Space Telescope er een blik op gaat werpen. “De telescopen in Spitzer en Tess hebben een doorsnede van minder dan één meter, maar de James Webb Space Telescope is meer dan zes meter breed, dus deze zal grofweg vijftig keer meer licht verzamelen en ook nog een veel breder scala aan spectrale kleuren. We verwachten dan ook dat de James Webb Space Telescope de manier waarop we de atmosferen van exoplaneten bestuderen en erover nadenken radicaal zal veranderen.”

Vragen
Een eerste voorzet is nu in ieder geval al gegeven. En hoewel de observaties meer informatie hebben opgeleverd over LTT 9779b roepen ze toch ook nieuwe vragen op. “Wat ons erg verrast heeft, is dat de atmosfeer van de planeet heel anders is dan die van grotere gasreuzen,” stelt Crossfield. “Aangenomen wordt dat voor planeten die voor hun ster langs bewegen de temperatuur meer kan vertellen over de samenstelling en structuur van de atmosfeer van een planeet. Maar hoewel onze hete Jupiter dezelfde temperatuur heeft als veel grote gasreuzen, ziet de atmosfeer er heel anders uit.” En zo zijn er nog wel meer vragen die Crossfield bezighouden. “Hoe is de planeet in staat om zijn atmosfeer vast te houden? Hoe is de planeet ontstaan? Was deze oorspronkelijk inderdaad groter en is een deel van de originele atmosfeer verloren gegaan? En als dat gebeurd is, waarom is de atmosfeer dan niet simpelweg een kleinere versie van de atmosfeer van ultrahete, grotere exoplaneten? En wat gaat er nog meer schuil in deze atmosfeer?”

Vragen op die antwoorden laten nog even op zich wachten, omdat ook de James Webb Space Telescope dat doet. De lancering van de telescoop is al herhaaldelijk uitgesteld en staat nu gepland voor oktober 2021. Het goede nieuws is dat er tegen die tijd naast LTT 9779b door TESS waarschijnlijk nog veel meer interessante exoplaneten – waaronder mogelijk ook andere hete Neptunussen – kunnen worden aangereikt die geschikt zijn voor atmosferisch onderzoek. “De TESS-missie is ontworpen om nieuwe exoplaneten te vinden die veel kleiner zijn dan de oude ‘hete Jupiters’ Aangezien TESS veel van deze werelden vindt, verwachten we dat er de komende jaren nog veel meer ontdekkingen en verrassingen wachten.”

Extreme planeten
Met temperaturen boven de 1700 graden Celsius en een jaar dat slechts 19 uur duurt, mag je LTT 9779b rustig een extreme planeet noemen. Maar zo zijn er nog veel meer, hoor. Wat dacht je bijvoorbeeld van WASP-189b? Deze hete Jupiter is met een temperatuur rond de 3200 graden Celsius één van de heetste exoplaneten ooit ontdekt. Ook de ster waar de planeet omheen cirkelt, is trouwens bijzonder. Deze is 2000 graden heter dan onze zon en niet perfect rond.