Persbericht

Eerste atmosfeer van superaarde geanalyseerd

1 december 2010

Een internationaal team van astronomen dat gebruik maakte van ESO’s Very Large Telescope is er voor het eerst in geslaagd om de atmosfeer van een ‘superaarde’ te analyseren. Deze relatief kleine exoplaneet, die bekendstaat als GJ 1214b, werd onderzocht terwijl hij voor zijn moederster langstrok en een deel van het sterlicht door zijn atmosfeer ging. We weten nu dat deze atmosfeer ofwel grotendeels uit stoom bestaat of door dikke mist en bewolking wordt gedomineerd. Dit resultaat verschijnt op 2 december in het tijdschrift Nature.

De planeet GJ 1214b is in 2009 ontdekt met het HARPS-instrument van ESO’s 3,6-meter telescoop in Chili (eso0950) [1]. Direct al bestond de indruk dat deze planeet een atmosfeer had, en dat is nu bevestigd en nader onderzocht door een internationaal team van astronomen, onder leiding van Jacob Bean (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics), dat gebruik maakte van het FORS-instrument van ESO’s Very Large Telescope.

‘Dit is de eerste superaarde waarvan de atmosfeer geanalyseerd is. We hebben een echte mijlpaal bereikt bij het karakteriseren van deze werelden,’ aldus Bean.

GJ 1214b is ongeveer 2,6 keer zo groot en ongeveer 6,5 keer zo zwaar als de aarde. Daarmee behoort hij tot een klasse van exoplaneten die ‘superaardes’ worden genoemd. Zijn moederster staat op ongeveer 40 lichtjaar van de aarde in het sterrenbeeld Slangendrager. Het is een zwakke [2], kleine ster, wat betekent dat de afmetingen van de planeet groot zijn in verhouding tot die van de ster. Hierdoor laat de planeet zich relatief gemakkelijk onderzoeken [3]. De afstand van GJ 1214b tot zijn ster bedraagt slechts twee miljoen kilometer – zeventig keer minder dan de afstand aarde-zon. Bij elke omloop passeert hij vanaf de aarde gezien in 38 uur voor de ster langs.

Om de planeetatmosfeer te onderzoeken, heeft het onderzoeksteam het licht van de ster waargenomen op de momenten dat de planeet er voorlangs passeerde [4]. Tijdens deze overgangen gaat een deel van het sterlicht door de planeetatmosfeer, die daaruit specifieke golflengten absorbeert die kenmerkend zijn voor de chemische samenstelling van de atmosfeer en de weersomstandigheden ter plaatse. Vervolgens heeft het onderzoeksteam deze nauwkeurige nieuwe metingen vergeleken met wat zij voor verschillende atmosferische samenstellingen verwachtten.

Vóór dit nieuwe onderzoek hielden astronomen rekening met drie mogelijke atmosferen bij GJ 1214b. De eerste was de intrigerende mogelijkheid dat de planeet gehuld was in water, wat gezien de nabijheid van de ster dan stoom zou moeten zijn. De tweede mogelijkheid was dat dit een rotswereld was met een atmosfeer van voornamelijk waterstof, met wat hoge bewolking en mist. Mogelijkheid nummer drie was dat deze exoplaneet een kleinere versie van Neptunus was, met een kleine kern van gesteente en een diepe waterstofrijke atmosfeer.

De nieuwe metingen laten geen tekenen van waterstof zien en sluiten de derde optie dus uit. Dat betekent dat de atmosfeer van GJ 1214b ofwel rijk is aan stoom of gehuld is in bewolking en mist, ongeveer zoals de atmosferen van Venus en Titan in ons zonnestelsel, die de aanwezigheid van waterstof maskeren.

‘Hoewel we nu nog niet precies kunnen zeggen waaruit deze atmosfeer bestaat, is het al spannend genoeg om het aantal mogelijkheden voor zo’n verre wereld te kunnen beperken tot stoom dan wel mist,’ zegt Bean. ‘Vervolgwaarnemingen op langere infraroodgolflengten zijn nu nodig om te bepalen welke van deze atmosferen op GJ 1214b voorkomt.’

Noten

[1] Op 19 november 2010 bereikte het aantal bevestigde exoplaneten de 500. Sindsdien zijn nog meer exoplaneten ontdekt. Ga voor de actuele stand naar: http://exoplanet.eu/catalog.php

[2] Als GJ 1214 net zo ver van ons verwijderd was als de zon, zou zij 300 keer zo weinig licht geven als laatstgenoemde.

[3] Omdat de ster GJ1214 zelf nogal zwak is – in zichtbaar licht meer dan honderd keer zo zwak als de moedersterren van de twee best bestudeerde grote, hete exoplaneten – was het grote lichtverzamelend oppervlak van de Very Large Telescope van cruciaal belang bij het doen van deze metingen.

[4] De samenstelling van de atmosfeer van GJ 1214b gebeurde met het FORS-instrument van de Very Large Telescope. Daarmee kunnen van verscheidene objecten tegelijk zeer gevoelige nabij-infaroodspectra worden verkregen. FORS was een van de eerste instrumenten die op de Very Large Telescope werden geïnstalleerd.

Meer informatie

Dit onderzoek wordt gepresenteerd in een artikel dat op 2 december 2010 in Nature verschijnt.

Het onderzoeksteam bestaat uit Jacob Bean (Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics, VS), Eliza Miller-Ricci Kempton (University of California, Santa Cruz, VS) en Derek Homeier (Institute for Astrophysics, Göttingen, Duitsland).

ESO, de Europese Zuidelijke Sterrenwacht, is de belangrijkste intergouvernementele sterrenkundeorganisatie in Europa, en het meest productieve astronomische observatorium ter wereld. ESO wordt ondersteund door 14 landen: België, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Italië, Nederland, Oostenrijk, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland. ESO voert een ambitieus programma uit, gericht op het ontwerp, de bouw en het beheer van krachtige grondobservatoria die astronomen in staat stellen om belangrijke wetenschappelijke ontdekkingen te doen. ESO speelt ook een leidende rol bij het bevorderen en organiseren van samenwerking op sterrenkundig gebied. ESO beheert drie waarnemingslocaties van wereldklasse in Chili: La Silla, Paranal en Chajnantor. Op Paranal staat ESO’s Very Large Telescope (VLT), de meest geavanceerde optische sterrenwacht ter wereld. Ook is ESO de Europese partner van de revolutionaire telescoop ALMA. Daarnaast is ESO momenteel bezig met ontwerpstudies voor de 42-meter Europese Extremely Large optische/nabij-infrarood Telescoop (E-ELT), die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.

Links

• Onderzoeksartikel
• Foto’s van de VLT

Contact

Jacob Bean
Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics
Cambridge, USA
Tel: +1 617 495 7743
Mobiel: +1 857 225 3818
E-mail: jbean@cfa.harvard.edu

Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal, E-ELT and Survey Telescopes Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Mobiel: +49 151 1537 3591
E-mail: rhook@eso.org

Marieke Baan (Perscontact Nederland)
ESO Science Outreach Network en NOVA Informatie Centrum
Tel: +31(0)20-5257480
E-mail: eson-netherlands@eso.org

Connect with ESO on social media