Twintig jaar geleden werd het voor het eerst geopperd. En nu vinden onderzoekers eindelijk bewijs.

Een team van astronomen heeft het chemische element kalium in de atmosfeer van de hete Jupiter HD 189733b gevonden. Hoewel wetenschappers wel vermoeden dat er in de atmosfeer van exoplaneten kalium te vinden is, bleef de daadwerkelijke detectie ervan uit. Tot nu.

Hete Jupiters
De exoplaneet HD 189733b is een zogenoemde hete Jupiter. Een hete Jupiter is een planeet die qua massa vergelijkbaar is met of zwaarder is dan Jupiter uit ons eigen zonnestelsel. Bovendien draait een hete Jupiter op een zeer kleine afstand van zijn moederster. Hierdoor kunnen de temperaturen op dit soort exoplaneten hoog oplopen. Zo’n twintig jaar geleden werd voor het eerst geopperd dat de chemische elementen kalium en natrium zich in de atmosfeer van hete Jupiters ophielden. En hoewel het lukte om natrium in hoge resolutie waar te nemen, liet het chemische element kalium zich niet zo makkelijk vangen.


HD 189733b
Onderzoekers besloten een nieuwe poging te wagen en richtten zich in de studie op HD 189733b. HD 189733 b is de eerste exoplaneet die ooit in kaart is gebracht en is bovendien de best bestudeerde hete Jupiter. De gasreus is zo’n 64 lichtjaar van ons verwijderd en draait in 54 uur rond zijn moederster. De exoplaneet staat bovendien dertig keer dichterbij zijn moederster dan de aarde ten opzichte van de zon.

Wist je dat…

…exoplaneet HD 189733b over een helse atmosfeer beschikt? Er waaien winden met snelheden tot wel 1000 kilometer per uur. Bovendien ligt de temperatuur rond de 3000 graden.

Signalen
Zowel natrium als kalium kunnen worden ontdekt door het lichtspectrum van de moederster te analyseren wanneer de planeet ervoor langs passeert. Verschillende elementen veroorzaken specifieke signalen in het spectrum. Donkere lijnen wijzen op de chemische samenstelling van de atmosfeer. Een dik wolkendek kan echter roet in het eten gooien. Deze verzwakken namelijk de spectrale kenmerken en maken ze dus lastig te detecteren.

Kalium detectie
In de huidige studie maakten de onderzoekers gebruik van de Potsdam Echelle Polarimetric and Spectroscopic Instrument (PEPSI) bevestigd op de Large Binocular Telescope (LBT) in Arizona. En deze combinatie bleek te werken. Voor het eerst lukte het de onderzoekers om in hoge resolutie in de atmosferische lagen boven de wolken het chemische element kalium te meten. Met deze nieuwe metingen kunnen wetenschappers nu de signalen van kalium en natrium met elkaar vergelijken en zo meer leren over processen zoals condensatie of foto-ionisatie in de atmosfeer van de gasreus.

Detectie van kalium in de atmosfeer van exoplaneet in HD189733b. Afbeelding: AIP/Engin Keles, Kristin Riebe

“Onze waarnemingen hebben duidelijk een doorbraak bereikt,” benadrukt onderzoeker Matthias Mallonn. Al meerdere onderzoekers hebben zich in eerdere studies op dezelfde exoplaneet gestort. Maar het lukte hen niet om met onomstotelijk bewijs voor de aanwezigheid van kalium in de atmosfeer te komen. Uiteindelijk bleek het instrument PEPSI de troef. “De sterke detectie van kalium in de atmosfeer van een exoplaneet maakt PEPSI een geweldig hulpmiddel,” besluit onderzoeksleider Klaus Strassmeier.