Een exoplaneet die berucht is om zijn dodelijke weersomstandigheden verbergt nog een andere bizarre eigenschap, het stinkt naar rotte eieren, volgens een nieuwe studie van de Johns Hopkins University op basis van gegevens van de James Webb ruimtetelescoop. De atmosfeer van HD 189733 b, een gasreus ter grootte van Jupiter, bevat sporen van waterstofsulfide, een molecuul dat niet alleen stinkt, maar wetenschappers ook nieuwe aanwijzingen geeft over hoe zwavel, een bouwsteen van planeten, de binnenkant en atmosferen van gaswerelden buiten het zonnestelsel zou kunnen beïnvloeden. De bevindingen werden gepubliceerd in Nature.
"Waterstofsulfide is een belangrijke molecule waarvan we niet wisten dat hij bestond. We voorspelden dat het er zou zijn en we weten dat het in Jupiter zit, maar we hadden het nog niet echt buiten het zonnestelsel ontdekt," zei Guangwei Fu, een astrofysicus aan Johns Hopkins die het onderzoek leidde. "We zijn niet op zoek naar leven op deze planeet omdat hij veel te heet is, maar het vinden van waterstofsulfide is een opstap naar het vinden van deze molecule op andere planeten en het verkrijgen van meer inzicht in hoe verschillende soorten planeten ontstaan." Naast het detecteren van waterstofsulfide en het meten van de totale hoeveelheid zwavel in de atmosfeer van HD 189733 b, heeft Fu's team nauwkeurig de belangrijkste bronnen van zuurstof en koolstof van de planeet gemeten: water, kooldioxide en koolmonoxide.
"Zwavel is een essentieel element voor de bouw van complexere moleculen en net als koolstof, stikstof, zuurstof en fosfaat moeten wetenschappers het meer bestuderen om volledig te begrijpen hoe planeten worden gemaakt en waar ze van zijn gemaakt", aldus Fu. Op slechts 64 lichtjaar van de aarde is HD 189733 b de dichtstbijzijnde 'hete Jupiter' die astronomen voor zijn ster kunnen waarnemen, waardoor het sinds zijn ontdekking in 2005 een referentieplaneet is voor gedetailleerde studies van exoplaneetatmosferen, aldus Fu. De planeet staat ongeveer 13 keer dichter bij zijn ster dan Mercurius bij de zon staat en heeft maar twee aardse dagen nodig om een baan te voltooien. De planeet heeft verschroeiende temperaturen van 1.700 graden Fahrenheit en is berucht om zijn venijnige weer, waaronder glasregen die zijwaarts waait met winden van ongeveer 8.046 km per uur.
Net als bij de detectie van water, kooldioxide, methaan en andere kritische moleculen in andere exoplaneten, geeft Webb wetenschappers nog een nieuw instrument om waterstofsulfide op te sporen en zwavel te meten in gasplaneten buiten het zonnestelsel. "Stel dat we nog eens 100 hete Jupiters bestuderen en dat ze allemaal zwavelrijk zijn. Wat betekent dat over hoe ze zijn ontstaan en hoe ze zich anders vormen dan onze eigen Jupiter?" aldus Fu. De nieuwe gegevens sluiten ook de aanwezigheid van methaan in HD 189733 b uit met ongekende precisie en infraroodgolflengtewaarnemingen van de Webb-telescoop, waarmee eerdere beweringen over de overvloed van die molecule in de atmosfeer worden weerlegd.
"We dachten dat deze planeet te heet was om hoge concentraties methaan te hebben, maar nu weten we dat dat niet zo is", aldus Fu. Het team heeft ook het gehalte aan zware metalen zoals op Jupiter gemeten, een bevinding die wetenschappers kan helpen bij het beantwoorden van vragen over hoe de metalliciteit van een planeet samenhangt met zijn massa, aldus Fu. IJzige reuzenplaneten zoals Neptunus en Uranus bevatten meer metalen dan gasreuzen zoals Jupiter en Saturnus, de grootste planeten in het zonnestelsel. De hogere metallische waarden suggereren dat Neptunus en Uranus meer ijs, gesteente en andere zware elementen verzamelden in verhouding tot gassen zoals waterstof en helium tijdens de vroege perioden van hun vorming. Wetenschappers testen nu of die correlatie ook geldt voor exoplaneten, aldus Fu.
"Deze planeet met Jupitermassa staat heel dicht bij de aarde en is heel goed bestudeerd. Nu hebben we deze nieuwe meting om aan te tonen dat de metaalconcentraties die hij heeft inderdaad een zeer belangrijk ankerpunt vormen voor deze studie naar hoe de samenstelling van een planeet varieert met zijn massa en straal," aldus Fu. "De bevindingen ondersteunen ons begrip van hoe planeten zich vormen door meer vast materiaal te creëren na de initiële vorming van de kern en vervolgens op natuurlijke wijze worden verrijkt met zware metalen." In de komende maanden is Fu's team van plan om zwavel in meer exoplaneten op te sporen en uit te zoeken hoe hoge concentraties van deze stof van invloed kunnen zijn op hoe dicht ze zich bij hun moederster vormen.
"We willen weten hoe dit soort planeten daar zijn gekomen en inzicht in hun atmosferische samenstelling zal ons helpen die vraag te beantwoorden", aldus Fu. Dit onderzoek werd ondersteund door NASA via het GO-programma van JWST.
Bron: Johns Hopkins Univeristy/EurekAlert!
