ESO-telescoop observeert exoplaneet waar het ijzer regent

'Je zou kunnen zeggen dat deze planeet 's avonds regenachtig wordt, maar het regent er wel ijzer', zegt David Ehrenreich, professor aan de universiteit van Genève in Zwitserland. Hij leidde een onderzoek, dat in het tijdschrift Nature is gepubliceerd, naar deze exotische exoplaneet. Het staat bekend als WASP-76b en bevindt zich op ongeveer 640 lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Vissen.

Dit vreemde fenomeen doet zich voor omdat de ‘ijzeren regen’ planeet slechts één gezicht, de dagzijde, aan zijn moederster laat zien, terwijl de koelere nachtzijde in voortdurende duisternis blijft. Net als de maan in zijn baan om de aarde, heeft WASP-76b een gebonden rotatie : het duurt net zo lang om rond zijn as te draaien als om de moederster.

Onderzoekers die de Very Large Telescope (VLT) van ESO gebruiken, hebben een extreme planeet waargenomen waarvan ze vermoeden dat het ijzer regent. De ultra-hete gigantische exoplaneet heeft een dagzijde waar de temperaturen boven de 2400 graden Celsius stijgen, hoog genoeg om metalen te verdampen. Sterke winden voeren ijzerdamp naar de koelere nachtzijde, waar het condenseert tot ijzerdruppeltjes. Image credit: ESO / M. Kornmesser

Aan de dagzijde ontvangt het duizenden keren meer straling van zijn moederster dan de aarde van de zon. Het is zo heet dat moleculen zich scheiden in atomen. En metalen zoals ijzer verdampen in de atmosfeer. Het extreme temperatuurverschil tussen de dag- en nachtzijde resulteert in krachtige wind die de ijzerdamp van de ultrahete dagzijde naar de koelere nachtzijde brengt, waar de temperatuur daalt tot rond de 1500 graden Celsius.

WASP-76b heeft niet alleen verschillende dag- en nachttemperaturen, het heeft volgens de nieuwe studie ook een duidelijke dag-nachtchemie. Met behulp van het nieuwe ESPRESSO-instrument op ESO's VLT in de Chileense Atacama-woestijn identificeerden de astronomen voor het eerst chemische variaties op een ultra-hete gasreuzenplaneet. Ze ontdekten een sterke signatuur van ijzerdamp aan de avondgrens die de dagzijde van de planeet scheidt van de nachtzijde. 'Verrassend genoeg zien we de ijzerdamp' s ochtends niet ', zegt Ehrenreich. De reden, zegt hij, is dat "het aan de nachtkant van deze extreme exoplaneet ijzer regent."

"De waarnemingen tonen aan dat ijzerdamp overvloedig aanwezig is in de atmosfeer van de warme dagzijde van WASP-76b", voegt María Rosa Zapatero Osorio, astrofysicus bij het Centrum voor Astrobiologie in Madrid, Spanje, en de voorzitter van het ESPRESSO-wetenschapsteam toe. "Een fractie van dit ijzer wordt in de nachtzijde geïnjecteerd vanwege de rotatie van de planeet en atmosferische winden. Daar komt het ijzer veel koelere omgevingen tegen. Het condenseert er en het begint te regenen. "

Dit resultaat is verkregen uit de allereerste wetenschappelijke observaties die in september 2018 met ESPRESSO zijn gedaan door het wetenschappelijke consortium dat het instrument heeft gebouwd: een team uit Portugal, Italië, Zwitserland, Spanje en ESO.

ESPRESSO - de Echelle SPectrograph voor Rocky Exoplanets en Stable Spectroscopic Observations - was oorspronkelijk ontworpen om te jagen op aardachtige planeten rond zonachtige sterren. Het is echter veel veelzijdiger gebleken. "We realiseerden ons al snel dat de opmerkelijke verzamelkracht van de VLT en de extreme stabiliteit van ESPRESSO het een uitstekende machine maakten om exoplaneetatmosferen te bestuderen", zegt Pedro Figueira, ESPRESSO-instrumentwetenschapper bij ESO in Chili.

'Wat we nu hebben, is een geheel nieuwe manier om het klimaat van de meest extreme exoplaneten te volgen', besluit Ehrenreich.

Bron: ESO
Auteur: Jan Vyvey