Met behulp van de CHEOPS-ruimtetelescoop is een internationaal team, bestaande uit onderzoekers van de universiteiten van Bern en Genève en van het National Centre of Competence in Research (NCCR) PlanetS, er voor het eerst in geslaagd de vervorming van een exoplaneet te detecteren. Door sterke getijdenkrachten lijkt het uiterlijk van de planeet WASP-103b meer op een rugbybal dan op een bol.
Aan de kusten bepalen de getijden het ritme van de gebeurtenissen. Bij eb blijven boten aan land; bij vloed wordt de weg naar zee weer voor hen vrijgemaakt. Op aarde worden de getijden hoofdzakelijk door de maan opgewekt. Haar zwaartekracht veroorzaakt een opeenhoping van water in het oceaangebied beneden, dat vervolgens ontbreekt in de omliggende gebieden en zo verantwoordelijk is voor het laagwater. Hoewel deze vervorming van de oceaan op veel plaatsen opvallende niveauverschillen veroorzaakt, is zij vanuit de ruimte nauwelijks te herkennen. Op de planeet WASP-103b zijn de getijden veel extremer. De planeet draait in slechts één dag om zijn ster en wordt door de sterke getijdenkrachten zo drastisch vervormd, dat zijn uiterlijk op een rugbybal lijkt. Dit blijkt uit een nieuwe studie van onderzoekers van de universiteiten van Bern en Genève en van het Nationaal Centrum voor Competentieonderzoek (NCCR) PlanetS, die is gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Astronomy & Astrophysics. Deze bevinding is mogelijk gemaakt dankzij waarnemingen met de CHEOPS-ruimtetelescoop. CHEOPS is een gezamenlijke missie van het Europees ruimteagentschap ESA en Zwitserland, geleid door de Universiteit van Bern in samenwerking met de Universiteit van Genève.
Een baanbrekende meting
De planeet WASP-103b bevindt zich in het sterrenbeeld Hercules, is bijna twee keer zo groot als Jupiter, heeft anderhalf keer zijn massa en staat ongeveer vijftig keer dichter bij zijn ster dan de aarde bij de zon staat. "Vanwege zijn grote nabijheid tot zijn ster hadden we al het vermoeden dat er zeer grote getijden op de planeet worden veroorzaakt. Maar we hadden dit nog niet kunnen verifiëren," verklaart studiecoauteur Yann Alibert, hoogleraar astrofysica aan de Universiteit van Bern en lid van het NCCR PlanetS. De Hubble-ruimtetelescoop van NASA/ESA en de Spitzer-ruimtetelescoop van NASA hadden de planeet al waargenomen. In combinatie met de hoge precisie en de richtflexibiliteit van CHEOPS stelden deze waarnemingen de onderzoekers in staat het minuscule signaal van de getijdendeformatie van de planeet lichtjaren verderop te meten. Daarbij maakten ze gebruik van het feit dat de planeet het licht van de ster telkens een beetje dimt wanneer hij er voor langs trekt. "Na het observeren van verschillende van deze zogenaamde 'transits', waren we in staat om de vervorming te meten. Het is ongelooflijk dat we dit hebben kunnen doen - het is de eerste keer dat een dergelijke analyse is gedaan," meldt Babatunde Akinsanmi, een onderzoeker aan de Universiteit van Genève, co-auteur van de studie en NCCR PlanetS associate.
De planeet is opgeblazen
Uit de resultaten van de onderzoekers kunnen niet alleen conclusies worden getrokken over de vorm van de planeet, maar ook over zijn inwendige. Het team was namelijk ook in staat om uit de transit-lichtkromme van WASP-103b een parameter af te leiden die het "Love-getal" wordt genoemd (genoemd naar de Britse wiskundige Augustus E. H. Love). Dit getal geeft aan hoe de massa binnen de planeet is verdeeld en geeft dus ook aanwijzingen over zijn inwendige structuur. "De weerstand van een materiaal tegen vervorming hangt af van zijn samenstelling," legt Akinsanmi uit. "We kunnen de getijden op aarde alleen zien in de oceanen. Het rotsachtige deel beweegt niet zo veel. Door te meten hoeveel de planeet vervormt, kunnen we daarom bepalen hoeveel van de planeet bestaat uit rots, gas of water."
Het Liefdesgetal van WASP-103b lijkt op dat van Jupiter, de grootste gasreus van ons zonnestelsel. Het suggereert dat de interne structuren van WASP-103b en Jupiter vergelijkbaar zijn - ook al is WASP-103b twee keer zo groot. "In principe zouden we verwachten dat een planeet met 1,5 keer de massa van Jupiter ongeveer even groot zou zijn. Daarom moet WASP-103b sterk opgeblazen zijn door verhitting door zijn nabije ster, en misschien door andere mechanismen," zegt Monika Lendl, hoogleraar astronomie aan de Universiteit van Genève en co-auteur van het onderzoek. Maar omdat de meetonzekerheid in het Love-getal nog steeds vrij groot is, zullen toekomstige waarnemingen met CHEOPS en de James Webb-ruimtetelescoop nodig zijn om de details van de getijdevervorming en inwendige structuur van WASP-103b en vergelijkbare exoplaneten te ontcijferen. "Dit zou ons begrip van deze zogenaamde 'hete Jupiters' verbeteren en een betere vergelijking tussen hen en reuzenplaneten in het zonnestelsel mogelijk maken," concludeert Lendl.
Bron: Universiteit Bern
