HD 3167 b: De Lavaplanet Die Helemaal Niet Zou Mogen Bestaan

Goed, ik moet eerlijk zijn: toen ik dit verhaal voor het eerst las, moest ik het drie keer doorlezen om zeker te weten dat ik het goed begreep.

Een planeet zo heet dat het oppervlak letterlijk uit gesmolten gesteente bestaat. Temperatuur die Venus doet lijken op een aangename lentedag. En toch... deze planeet heeft een atmosfeer.

Ja, ik weet het. Mijn hersenen reageerden hetzelfde.

De onverwachte ontdekking

Ongeveer 154 lichtjaar van ons vandaan, in het sterrenbeeld Vissen, draait een planeet die HD 3167 b heet om zijn ster. Wetenschappers verwachtten dit niet aan te treffen. Deze rotsachtige super-Aarde - waarschijnlijk vergelijkbaar in samenstelling met onze eigen planeet - draait zo dicht om zijn ster dat hij een heel jaar aflegt in slechts één aardse dag. Stel je voor dat je al je verjaardagen en feestdagen mee maakt in de tijd die de aarde nodig heeft om één keer te draaien!

Door die extreme nabijheid wordt de kant die naar de ster gericht is letterlijk gebombardeerd met hitte. We hebben het over oppervlaktetemperaturen waarbij gesteente vloeibaar blijft. Dit soort planeten noemen we terecht "lavawerelden", en het zijn beslist geen bestemmingen waar je vakantie zou willen boeken.

Hier komt het: volgens alles wat we dachten te weten over planeetwetenschap zou HD 3167 b helemaal geen atmosfeer moeten hebben.

Waarom zijn wetenschappers verbaasd?

Laat me uitleggen waarom deze ontdekking zo'n grote deal is.

Wanneer een planeet superdicht bij zijn ster staat, gebeuren er twee vervelende dingen. Ten eerste schraapt de zwaartekracht en straling van de ster de atmosfeer van de planeet weg - een proces dat kreatief "atmosferische ontsnapping" wordt genoemd. Ten tweede bestookt intens sterrenlicht de planeet met hoge-energie fotonen die watermoleculen letterlijk de ruimte in slaan.

Hoe dichter je om een ster draait, hoe sterker deze effecten worden. Het is zoals proberen een ballon vast te houden terwijl iemand hem met een brandblusser besproeit.

"Het verrassende is dat hoe dichter een rotsachtige planeet bij zijn ster staat, hoe moeilijker het zou moeten zijn om een atmosfeer te behouden," legde Edwin Kite uit, universitair hoofddocent aan de Universiteit van Chicago en medeauteur van het onderzoek. "Maar het blijkt dat veel van deze lavawerelden er toch een hebben."

Deze ontdekking, gepubliceerd in The Astrophysical Journal Letters, markeert de koudste lavawereld tot nu toe met bewijs van een atmosfeer. Dat is belangrijk omdat wetenschappers proberen te begrijpen waar precies de temperatuurdrempel ligt tussen planeten die hun atmosfeer kunnen vasthouden en die dat niet kunnen.

Hoe meet je in hemelsnaam een atmosfeer op 154 lichtjaar afstand?

Hier wordt het spannend.

Het onderzoeksteam gebruikte de James Webb Space Telescope om HD 3167 b te bestuderen met een techniek genaamd secundaire eclips. Stel het zo voor: wanneer de planeet achter zijn ster langs beweegt, kunnen wetenschappers meten hoeveel totaal licht wordt geblokkeerd. Daarna vergelijken ze dat met het moment dat de planeet zichtbaar is voor de ster.

Het verschil vertelt hoeveel infraroodlicht van de planeet zelf komt - wat weer inzicht geeft in zijn temperatuur.

Hier komt het cruciale inzicht: als een planeet geen atmosfeer heeft, zou de dagzijde (de kant naar de ster) moeten opwarmen tot de absolute maximumtemperatuur die theoretisch mogelijk is, gebaseerd op zijn afstand tot de ster en hoeveel licht hij weerkaatst. Geen atmosfeer betekent niets dat die warmte verdeelt.

Maar als een planeet wel een atmosfeer heeft, verandert alles. De atmosfeer werkt als een enorme deken én airco, die warmte naar de nachtzijde verplaatst en mogelijk een deel van het sterrenlicht weerspiegelt. Hierdoor blijft de dagzijde koeler dan je zou verwachten.

En dat is precies wat wetenschappers bij HD 3167 b ontdekten. De planeet is merkbaar koeler dan verwacht, wat sterk bewijs vormt dat er iets werkt als een thermische buffer - en dat betekent: een atmosfeer.

Waar zou deze atmosfeer uit kunnen bestaan?

Hier wordt het echt interessant, want we betreden gebied dat wetenschappers niet hadden verwacht aan te treffen.

Voor dit onderzoek gingen onderzoekers ervan uit dat elke atmosfeer op deze ultra-hete lavawerelden uit verdampt gesteente zou bestaan - mineralen die van het oppervlak zijn gekookt en een dunne omhulling rond de planeet vormden.

Maar hoe meer ze kijken, hoe meer bewijs ze vinden dat sommige van deze atmosferen zwaardere gassen zouden kunnen bevatten zoals koolstofdioxide, koolstofmonoxide of zelfs waterdamp.

"Het is een prachtig resultaat omdat het laat zien dat rotsachtige planeten atmosferen kunnen vasthouden onder extreme omstandigheden," merkte Kite op. "Deze planeten zijn te heet voor leven, maar door ze te bestuderen, kunnen we iets zeggen over de processen die belangrijk zijn voor andere rotswerelden."

Waarom zou je je druk maken om een planeet waar niets kan overleven?

Ik weet wat je misschien denkt: "Leuke wetenschap, maar wat maakt het uit?"

Hierom vind ik dit spul zo opwindend: we leven op een rotsplaneet met een atmosfeer, en we hebben geen flauw idee waarom de aarde zijn atmosfeer wist vast te houden terwijl andere werelden dat niet lukte. Door deze extreme gevallen te bestuderen, kunnen wetenschappers betere modellen bouwen van planeet-evolutie.

We gebruiken deze lavawerelden eigenlijk als natuurlijke laboratoria om atmosferisch gedrag te begrijpen. De auteurs van de studie wijzen erop dat de vroege aarde miljarden jaren geleden best op zo'n lavawereld kan hebben geleken. Dus op een bepaalde manier kan het bestuderen van deze helse planeten ons helpen de geschiedenis van onze eigen wereld te begrijpen.

Bovendien, laten we eerlijk zijn - de ruimte is gewoon cool. We blijven planeten vinden die volgens onze modellen niet zouden mogen bestaan, en dat betekent dat ons begrip van het universum voortdurend evolueert. Wat is er niet te leuk aan?

Het onderzoeksteam plant vervolgwaarnemingen, en dit is slechts het eerste resultaat van een programma dat in totaal tien ultra-hete lavawerelden onderzoekt. Het doel is uit te vinden of er een kritische temperatuurdrempel is waar planeten overgaan van geen atmosfeer naar wel een atmosfeer.

Dus blijf kijken. Het universum blijft manieren vinden om ons te verbazen.

Bron: ScienceDaily, "Webb finds a surprising atmosphere on a scorching lava world