Is het een ‘mislukte’ gasreus? Of was het ooit een gasreus die van zijn buitenste lagen is ontmanteld?

Onderzoekers hebben voor het eerst een zogenaamde ‘naakte’ kern van een exoplaneet ontdekt. Hierdoor worden we getrakteerd op een ongekend kijkje in het binnenste van een planeet, waardoor we onder andere meer te weten kunnen komen over de samenstelling van zo’n naakte planeetkern.

TOI 849 b
De nieuw ontdekte exoplaneet – beschreven in het vakblad Nature – heeft de naam TOI 849 b gekregen en cirkelt rond een ster die erg op onze zon lijkt op ongeveer 730 lichtjaar afstand. De blootliggende kern is ongeveer net zo groot als de planeet Neptunus uit ons zonnestelsel, maar bevindt zich in tegenstelling tot onze naaste buur veel dichterbij zijn moederster. TOI 849 b voltooit namelijk een rondje rond zijn ster in slechts 18 uur. En dat is opmerkelijk. Want gezien zijn massa zou je verwachten dat de planeet verder van de ster af zou liggen. “We kennen geen andere planeten met dezelfde massa die zulke korte omlooptijden hebben,” stelt onderzoeksleider David Armstrong.


Neptuniaanse woestijn
TOI 849 b bevindt zich in de zogenaamde Neptuniaanse woestijn: een super hete dode zone dicht bij sterren waar gasreuzen zoals Neptunus niet kunnen overleven. Dat TOI 849 b zich toch in deze regio bevindt, is dus heel opmerkelijk. Zulke enorme objecten worden in deze regio zelden gezien. Planeten die zo dicht rond hun moederster cirkelen hebben vaak geen atmosfeer omdat deze wordt weggebrand door straling en hitte. Ook de temperatuur op TOI 849 b loopt hoog op. Zo kan het kwik wel stijgen tot een verzengende 1.500 graden Celsius.

Onderzoekers kwamen TOI 849 b op het spoor dankzij de ijverige planetenjager TESS. Vervolgens werd het hemellichaam met behulp van het HARPS-instrument dat onderdeel uitmaakt van ESO’s La Silla Observatory in Chili verder bestudeerd. Dit stelde het team in staat om een aantal conclusies te trekken. “ TOI 849 b is ongeveer 40 keer zwaarder dan de aarde, maar zijn straal is slechts 3,4 keer die van onze planeet,” legt onderzoeker Christoph Mordasini uit. “Dit betekent dat TOI 849 b dus een hoge dichtheid heeft. Hij moet daarom wel voornamelijk uit ijzer, gesteente en water bestaan en maar voor een klein deel uit waterstof en helium.”

Planeetkern
Zo’n kleine hoeveelheid waterstof en helium is echter heel merkwaardig voor zo’n enorme planeet. “We zouden verwachten dat een planeet van deze omvang grotere hoeveelheden van deze elementen tijdens zijn vorming zou hebben aangemaakt,” legt Mordasini uit. Dit verraadt dan ook meteen de ware aard van TOI 849 b. “Het feit dat we die gassen niet zien, betekent dat TOI 849 b een naakte planeetkern is,” zegt Armstrong. Het is voor het eerst dat er rond een ster een intacte naakte kern van een gasreus is ontdekt.

Theorieën
Op dit moment zijn er twee heersende theorieën over waarom we de planeetkern zien in plaats van een typische gasreus. In de eerste theorie stellen de onderzoekers dat de planeet ooit op Jupiter leek, maar vervolgens van al zijn buitenste gaslagen is ontdaan. Dat kan te maken hebben met een verstoring van zijn baan, maar kan ook komen doordat hij tegen een andere planeet is aangebotst. Als alternatief zou TOI 849 b een ‘mislukte’ gasreus kunnen zijn. Toen de kern van de gasreus was gevormd, is er mogelijk iets vreemds gebeurd, waardoor de planeet er niet in geslaagd is om gaslagen te vormen. Mogelijk zat er een gat in de schijf van gas en stof waaruit de planeet ontstond. Of misschien was het materiaal in de schijf op toen die aanwas van gas begon.


Primeur
De vondst van de planeet is hoe dan ook bijzonder en een grote primeur. “de ontdekking bewijst dat dergelijke planeten bestaan en dat we ze kunnen opsporen,” benadrukt Armstrong. “We hebben de mogelijkheid om naar de kern van een planeet te kijken op een manier die we niet kunnen in ons eigen zonnestelsel. We hebben bijvoorbeeld nog steeds veel vragen over de aard van de kern van Jupiter. Een vreemde en ongewone exoplaneet zoals TOI 849 b geeft ons een ongekend inkijkje in planeetvorming.”

Hoewel we op dit moment nog geen informatie hebben over de chemische samenstelling van de planeetkern, kunnen astronomen deze wel met behulp van andere telescopen achterhalen. “Omdat TOI 849 b zich zo dicht bij zijn moederster bevindt, moet elke resterende atmosfeer rond de planeet constant vanuit de kern worden aangevuld,” legt Armstrong uit. “Dus als we die lagen kunnen meten, kunnen we inzicht krijgen in de samenstelling van de kern zelf.” En dat zou natuurlijk helemaal interessant zijn. Het is dus nog even wachten op toekomstig onderzoek voordat we weten waar de naakte planeetkern precies uit bestaat. Maar dit zal vervolgens wel licht werpen op hoe planeten het levenslicht zien. Iets waar onderzoekers al langer geïnteresseerd in zijn. Onlangs zijn astronomen ook al op een planeet rond een nabije, piepjonge ster gestuit. En ook deze planeet kan ons meer inzicht verschaffen in het ontstaan van planeten.