De exoplaneet KELT-9b draait in 36 uur om zijn ster KELT-9. De ster en de planeet bevinden zich op een afstand van ongeveer 620 lichtjaar van de aarde in het sterrenbeeld Zwaan. De ster heeft een temperatuur van meer dan 10.000 graden. Dat is bijna twee keer zo heet als de zon. Planeet KELT-9b is groter dan Jupiter. Hij staat dichtbij zijn ster, zo’n dertigmaal dichterbij dan de aarde bij de zon.

De onderzoekers wisten al dat er ijzer in de planeetatmosfeer moest zijn. Een paar jaar geleden zagen ze daar namelijk al aanwijzingen voor toen ze het sterlicht bestudeerden terwijl de planeet voor de ster langs schoof.

Bij de nieuwe waarnemingen keken de onderzoekers direct naar het licht van de planeet. Dat is ingewikkeld, want de ster overstraalt de planeet. Bovendien staat de planeet vaak met de nachtkant naar de aarde toe. De onderzoekers vingen het licht op net voordat de planeet achter de ster verdween.

Een vuurvliegje in de buurt van een lantaarnpaal

Hoofdonderzoeker Lorenzo Pino (Universiteit van Amsterdam) vergelijkt het onderzoek naar de exoplaneet bij de ster met het kijken naar een vuurvliegje in de buurt van een lantaarnpaal: 'Een paar jaar geleden zagen we de schaduw van de vuurvlieg, of in ons geval, de schaduw van de exoplaneet. Nu hebben we de exoplaneet direct bekeken.'

De onderzoekers deden hun waarnemingen in de nacht van 22 op 23 juli 2018 op het Spaanse eiland La Palma met behulp van een Italiaanse telescoop, de Telescopio Nazionale Galileo. Op die telescoop bevindt zich HARPS-N. Dat is een spectrograaf die licht uiteen kan rafelen en de aanwezigheid van atomen en moleculen kan aantonen. De onderzoekers brachten de emissielijnen van atomen in kaart met behulp van kruiscorrelatie.

Een filter dat meebeweegt met de planeet

Pino vergelijkt kruiscorrelatie met het photoshoppen van een reeks filmbeelden: 'De ster staat stil, maar de planeet beweegt. De kruiscorrelatie is een soort filter dat meebeweegt met de planeet. Daardoor kunnen we het planeetlicht isoleren.'

Op basis van de gegevens denken de onderzoekers nu dat het ijzer in de atmosfeer van exoplaneet KELT-9b ervoor zorgt dat het bovenste deel van de atmosfeer warmer is dan het onderste deel. Het idee is dat het ijzer het sterlicht absorbeert waardoor de atmosfeer opwarmt. Op aarde vindt een vergelijkbaar proces in de atmosfeer plaats. Alleen zorgt daar niet ijzer, maar ozon voor de opwarming van de bovenste lagen.

In de toekomst hopen de onderzoekers meer metingen aan het ijzergehalte in de planeetatmosfeer te kunnen doen. Dat kan bijvoorbeeld met de Hubble Ruimtetelesoop waarop Lorenzo Pino meettijd toebedeeld heeft gekregen. Uiteindelijk hopen de onderzoekers te ontrafelen hoe zulke grote, hete exoplaneten als KELT-9b ontstaan en waarom er geen vergelijkbare exemplaren in ons zonnestelsel zijn.

Dit onderzoek is mogelijk gemaakt dankzij een European Research Council (ERC) beurs toegewezen aan Jean-Michel Désert (Beurs-toewijzing nr. 679633; Exo-Atmos).

Contact-informatie

Lorenzo Pino
Anton Pannekoek Instituut voor Sterrenkunde, Universiteit van Amsterdam
l.pino@uva.nl

Jean-Michel Désert
Anton Pannekoek Instituut voor Sterrenkunde, Universiteit van Amsterdam
J.M.L.B.Desert@uva.nl

Publicatiedetails

Neutral Iron Emission Lines From The Day-side Of KELT-9b. The GAPS Programme With HARPS-N At TNG XX.
Lorenzo Pino et al. Geaccepteerd voor publicatie in The Astrophysical Journal Letters. https://iopscience.iop.org/journal/2041-8205. Gratis preprint: https://arxiv.org/abs/2004.11335