In de atmosfeer van de hete Jupiter WASP-43b hebben onderzoekers – heel verrassend – aluminiumoxide gedetecteerd.

Met behulp van het infrarood-instrument aan boord van ruimtetelescoop Hubble hebben onderzoekers van SRON (het Nederlandse instituut voor ruimte-onderzoek) de atmosfeer van WASP-43b onder de loep genomen. De planeet is ongeveer zo groot als ‘onze’ Jupiter en cirkelt op 284 lichtjaar afstand van de aarde om de moederster – WASP-43 – heen. In tegenstelling tot Jupiter – die op een behoorlijke afstand van de zon staat – draait WASP-43b in een heel nauwe baan om zijn moederster heen. Hierdoor heeft de planeet maar iets meer dan 19 uur nodig om een rondje om WASP-43 te voltooien.

Onzichtbaar molecuul duikt op
De onderzoekers van SRON richtten zich in hun studie op de atmosfeer van de exoplaneet. En dat heeft een opvallende ontdekking opgeleverd. In de atmosfeer troffen ze namelijk aluminiumoxide aan. Een molecuul waarvan je normaliter mag verwachten dat het alleen in diepergelegen atmosferische lagen – waar zelfs het infrarood-instrument van Hubble geen licht op kan werpen – voorkomt. “De chemische reacties die leiden tot het ontstaan van aluminiumoxide in gasvorm, vinden gemakkelijker plaats bij hoge temperaturen en een hoge druk, oftewel onder omstandigheden zoals we die diep in de atmosfeer van een planeet aantreffen,” legt onderzoeker Katy Chubb aan Scientias.nl uit.


Dat Hubble er nu toch in geslaagd is om een molecuul – waarvan je mag verwachten dat het zelfs voor Hubble onzichtbaar is – te detecteren, wijst uit dat aluminiumoxide veel hoger in de atmosfeer van WASP-43b te vinden is. En dat suggereert dan weer dat deze hete Jupiter een bijzonder turbulente atmosfeer heeft, waarin krachtige winden de atmosferische lagen als het ware opschudden, waardoor onder meer het onzichtbare aluminiumoxide boven komt drijven en zichtbaar wordt.

Turbulentie
De turbulente atmosfeer ontstaat onder meer doordat WASP-43b een nacht- en een dagzijde kent. Doordat de planeet zo dicht bij de moederster staat, kent deze een synchrone rotatie. Dat betekent dat de omlooptijd van de planeet gelijk is aan de rotatietijd, waardoor continu dezelfde zijde van de planeet op de moederster gericht is. Deze zijde – de dagzijde genoemd – is uitzonderlijk warm. Terwijl de ander zijde vrij koud is. Aangenomen wordt dat die temperatuurverschillen tussen de ene en de andere helft van de planeet tot krachtige winden leiden. “Waarschijnlijk zijn ze zelfs nog veel sterker dan de winden op Jupiter!” aldus Chubb. En in zo’n turbulente atmosfeer kunnen elementen niet alleen van de ene naar de andere zijde van de atmosfeer worden getransporteerd, maar ook de atmosferische lagen enigszins door elkaar worden gehusseld. “Het is dan ook aannemelijk dat de hete Jupiter WASP-43b turbulentie kent die krachtig genoeg is om het transport van aluminiumoxide vanuit de diepergelegen atmosferische lagen, mogelijk maakt,” vertelt onderzoeker Yui Kawashima.

WASP-33b
Het is niet voor het eerst dat aluminiumoxide in de atmosfeer van een hete Jupiter wordt aangetroffen. Eerder ontdekte een andere onderzoeksgroep het molecuul ook al in de atmosfeer van WASP-33b. “Ook daar hadden ze het niet verwacht,” aldus Chubb. Dat het molecuul nu ook opduikt op WASP-43b roept de vraag op of aluminiumoxide misschien een element is dat – wellicht net als turbulente atmosferen – wijdverspreid is op hete Jupiters. Vervolgonderzoek moet dat uitwijzen. “We willen nog meer planeten zoals WASP-43b gaan onderzoeken,” aldus Chubb.


In de toekomst kan dat onderzoek een enorme impuls krijgen door de volgende generatie krachtige telescopen – zoals James Webb en ARIEL, die speciaal ontwikkeld zijn om de atmosfeer van exoplaneten uit te pluizen. En Chubb en collega’s hopen dan ook dat we gaandeweg een beter beeld kunnen krijgen van deze reuzenplaneten en de wijze waarop ze zijn ontstaan. Er zijn namelijk nog altijd verschillende theorieën in omloop als het gaat om de totstandkoming van planeten. En elk van deze theorieën mondt weer uit in andere voorspellingen omtrent welke materialen er in welke hoeveelheden tijdens de totstandkoming van planeten worden ingesloten. “Door bijvoorbeeld uit te zoeken hoeveel aluminium er in een atmosfeer voorkomt, kunnen we die theorieën beter begrenzen,” aldus onderzoeker Michiel Min.