Een team van astronomen heeft met behulp van waarnemingen van de Hobby-Eberly Telescoop (HET) van het McDonald Observatorium van de Universiteit van Texas in Austin een van de langste gasstaarten ontdekt die ooit zijn waargenomen bij het ontsnappen van een planeet. De planeet, HAT-P-32b, is bijna twee keer zo groot als Jupiter en verliest zijn atmosfeer door middel van dramatische stralen helium die zich voor en achter hem ontvouwen terwijl hij door de ruimte reist.
Deze staarten zijn meer dan 50 keer zo lang als de straal van de planeet. De ontdekking is gepubliceerd in het tijdschrift Science Advances. Staarten van ontsnappend materiaal rond planeten zijn niet onbekend. Ze kunnen het gevolg zijn van een botsing waarbij een spoor van stof en puin vrijkomt. Of ze kunnen worden veroorzaakt door de hitte van een nabije ster die de atmosfeer van een planeet activeert en de ruimte in blaast. Maar staarten die zo lang zijn als die van HAT-P-32b zijn echt opmerkelijk.
"Het is opwindend om te zien hoe gigantisch lang de staarten zijn in vergelijking met de grootte van de planeet en zijn gastheerster," zei Zhoujian Zhang, NASA Sagan fellow aan de Universiteit van Californië in Santa Cruz. Hij leidde het team dat deze ontdekking deed in het kader van het HET Exospheres Project van de Universiteit van Texas in Austin. Het HET Exospheres Project bestudeert de atmosferen van planeten buiten ons zonnestelsel.
De dramatische staart van HAT-P-32b detecteren
Om meer te weten te komen over de atmosfeer van planeten buiten ons zonnestelsel, kunnen astronomen hun moederster observeren terwijl de planeet ervoor langs trekt. Dit wordt een 'overgang' genoemd. Een voorbeeld hiervan is de overgang van Venus tussen de aarde en de zon. Tijdens een overgang schijnt de ster licht door de atmosfeer van de planeet - als die er is. Met behulp van een methode die spectroscopie heet, kunnen astronomen dit licht bestuderen om vast te stellen welke elementen er in de atmosfeer aanwezig zijn. Met spectroscopie wordt het licht opgedeeld in een spectrum, net als wit licht dat door een prisma schijnt. Verschillende kleurbanden in het spectrum komen overeen met verschillende elementen. Eerdere studies hadden de staarten van HAT-P-32b ontdekt. Maar omdat astronomen de planeet alleen hadden waargenomen toen hij voor zijn ster langs bewoog, bleef de ware grootte van de staart onbekend.
"We zouden dit niet hebben gezien zonder de lange-termijnwaarnemingen die we kunnen doen met de Hobby-Eberly Telescoop," zei Caroline Morley, assistent-professor aan de Universiteit van Texas in Austin en hoofdonderzoeker van het HET Exosferenproject. "Het stelde ons in staat om deze planeet zijn volledige baan te observeren." Het team van Zhang observeerde HAT-P-32b gedurende meerdere nachten, waarbij het moment waarop de planeet voor de ster kruiste werd vastgelegd, evenals observaties in de dagen ervoor en erna. Dit omvatte de volledige tijd die de planeet nodig heeft om rond zijn ster te draaien, zodat de volledige omvang van zijn staart zichtbaar werd.
De staarten van HAT-P-32b worden waarschijnlijk veroorzaakt doordat de atmosfeer van de planeet wordt afgekookt door zijn moederster. De planeet is wat astronomen een 'hete Jupiter' noemen, wat betekent dat hij groot, heet en gasvormig is en een nauwe baan om zijn ster heeft. Zijn baan is zo nauw dat de hitte van zijn moederster ervoor zorgt dat het gas in de atmosfeer van HAT-P-32b uitzet. De atmosfeer is zo uitgedijd dat een deel ontsnapt is aan de zwaartekracht van de planeet en in een baan rond de ster is getrokken.
"Onze bevindingen bij HAT-P-32b kunnen ons helpen te begrijpen hoe andere planeten en hun sterren op elkaar inwerken", aldus Morley. "We kunnen zeer nauwkeurige metingen doen aan hete Jupiters, zoals deze, en onze bevindingen vervolgens toepassen op een groter aantal planeten."
Hobby-Eberly Telescoop (HET) en de studie van planetenatmosferen
De HET is bijzonder geschikt voor het bestuderen van de atmosferen van planeten buiten ons zonnestelsel. Zijn hogeresolutie-instrument, de spectrograaf van de Habitable-Zone Planet Finder, kan objecten waarnemen op bijna-infrarode golflengten. Dit is inclusief de golflengte die geassocieerd wordt met helium, waardoor astronomen het gas kunnen observeren dat ontsnapt uit HAT-P-32b en andere soortgelijke planeten. Een ander voordeel van waarnemen met de HET is dat hij elke nacht hetzelfde deel van de hemel in de gaten houdt. In tegenstelling tot de meeste andere telescopen, die op en neer kantelen, staat de spiegel van de HET van 10 bij 11 meter altijd schuin op 55 graden boven de horizon. Dit kan leiden tot zeer nauwkeurige waarnemingen met een lange tijdlijn van hetzelfde stuk hemel elke nacht.
"Omdat we het systeem elke nacht meerdere dagen achter elkaar kunnen observeren, kunnen we fysiek grote structuren zoals deze waarnemen," aldus Zhang. "Andere planeten hebben misschien ook uitgebreide ontsnappende atmosferen die wachten om ontdekt te worden door middel van soortgelijke monitoring." Het HET is een gezamenlijk project van de Universiteit van Texas in Austin, de Pennsylvania State University, de Ludwig-Maximilians-Universität Muenchen en de Georg-August Universität Goettingen. Het HET is genoemd naar zijn belangrijkste weldoeners, William P. Hobby en Robert E. Eberly. Het HET Exosfeerproject wordt gefinancierd door het NASA Exoplaneten Onderzoeksprogramma. Het HET Habitable-Zone Planet Finder team wordt gesteund door subsidies van de National Science Foundation, het NASA Astrobiology Institute en de Heising-Simons Foundation.
Bron: McDonald Observatory
