Overtuigend bewijs gevonden voor een stratosfeer rond WASP-121b, een hete Jupiter met een atmosfeer die zo warm is dat je er ijzer in kunt koken.

Onderzoekers ontdekten de stratosfeer – een laag in de atmosfeer waarin de temperatuur stijgt naarmate je hogerop komt – met behulp van ruimtetelescoop Hubble. Met de telescoop spotten ze gloeiende watermoleculen in de atmosfeer van WASP-121b. “De stratosfeer van WASP-121b is zo heet dat deze waterdamp kan laten gloeien en die wetenschap vormde de basis voor onze analyse,” vertelt onderzoeker Drake Deming.

Over WASP-121b

WASP-121b bevindt zich op zo’n 900 lichtjaar afstand. Het is een gasreus, net als bijvoorbeeld Jupiter, maar dan veel groter en zwaarder. WASP-121b staat heel dicht bij zijn ster en heeft maar 1,3 dagen nodig om een rondje rond die ster te voltooien. Door de geringe afstand tussen de ster en WASP-121b is de bovenzijde van de atmosfeer van WASP-121b gloeiendheet: zo’n 2500 graden Celsius, oftewel warm genoeg om ijzer te laten koken.

Verschillende golflengten
Om meer te weten te komen over de stratosfeer van de planeet keken de onderzoekers hoe de helderheid van de planeet veranderde in verschillende golflengten van licht. Waterdamp in de atmosfeer van een planeet gedraagt zich in reactie op verschillende golflengten van licht, afhankelijk van de temperatuur van het water, op zeer voorspelbare wijze. Bij lagere temperaturen houdt waterdamp het licht dat van onderaf komt, tegen, maar bij hogere temperaturen gaan de watermoleculen gloeien. “Toen we Hubble op WASP-121b richtten, zagen we gloeiende watermoleculen, die erop wijzen dat de planeet een sterke stratosfeer heeft,” vertelt onderzoeker Tom Evans.

Overtuigend bewijs
Het is voor het eerst dat gloeiende watermoleculen zijn ontdekt. En daarmee hebben we het meest overtuigende bewijs voor de aanwezigheid van een stratosfeer rondom een exoplaneet in handen. “We hebben ontdekt dat deze hete Jupiter een stratosfeer heeft, een kenmerk dat we bij de meeste van de planeten in ons zonnestelsel zien,” vertelt onderzoeker David Sing. Zo heeft ook de aarde bijvoorbeeld een stratosfeer. In deze stratosfeer zorgt ozon ervoor dat ultraviolette straling van de zon blijft hangen, waardoor de temperatuur van deze atmosferische laag hoger uitvalt. Op andere planeten in ons zonnestelsel wordt de stratosfeer weer op andere manieren opgewarmd. In de stratosferen van Jupiter en Saturnus’ maan Titan is daarbij een hoofdrol weggelegd voor methaan.

Zoals gezegd stijgt de temperatuur in een stratosfeer naarmate je hoger in die stratosfeer komt. In de stratosfeer van de planeten in ons zonnestelsel is het temperatuurverschil tussen de onder- en bovengrens van de stratosfeer niet enorm schokkend (doorgaans kleiner dan 100 graden Celsius). Anders is dat in het geval van WASP-121b, waar de temperatuur in de stratosfeer met zo’n 1000 graden Celsius stijgt. “We weten nog niet wat deze dramatische opwarming veroorzaakt,” stelt onderzoeker Nikolay Nikolov. Vervolgonderzoek moet uitwijzen welke stofjes de stratosfeer van WASP-121b zo warm maken. Daarbij kan in de toekomst wellicht ook een beroep worden gedaan op ruimtetelescoop James Webb. De zeer krachtige en gevoelige telescoop is uitermate geschikt om atmosferen van planeten hier ver vandaan te ontleden.