Een internationaal team onder leiding van onderzoekers van het EXOTIC Laboratorium van de Universiteit van Luik, in samenwerking met MIT en het Astrofysisch Instituut in Andalusië, heeft zojuist WASP-193b ontdekt, een buitengewoon lichte reuzenplaneet die rond een verre zonachtige ster draait. Deze studie is gepubliceerd in Nature Astronomy. Deze nieuwe planeet, die zich 1200 lichtjaar van de aarde bevindt, is 50% groter dan Jupiter maar zeven keer minder massief, waardoor hij een extreem lage dichtheid heeft die vergelijkbaar is met die van suikerspin.
"WASP-193b is de op één na minst dichte planeet die tot nu toe is ontdekt, na Kepler-51d, die veel kleiner is," legt Khalid Barkaoui uit, postdoctoraal onderzoeker aan het EXOTIC-laboratorium van de ULiège en eerste auteur van het artikel dat is gepubliceerd in Nature Astronomy. Zijn extreem lage dichtheid maakt hem tot een echte anomalie onder de meer dan vijfduizend exoplaneten die tot nu toe zijn ontdekt. Deze extreem lage dichtheid kan niet worden gereproduceerd door standaardmodellen van ingestraalde gasreuzen, zelfs niet onder de onrealistische aanname van een kernloze structuur."
De nieuwe planeet werd in eerste instantie ontdekt door de Wide Angle Search for Planets (WASP), een internationaal samenwerkingsverband van academische instellingen die samen twee robotobservatoria beheerden, één op het noordelijk halfrond en één in het zuiden. Elk observatorium gebruikte een reeks groothoekcamera's om de helderheid van duizenden individuele sterren aan de hele hemel te meten. In gegevens die tussen 2006 en 2008, en opnieuw tussen 2011 en 2012 werden verzameld, ontdekte het WASP-Zuid observatorium periodieke doorgangen, oftewel lichtdips, van de ster WASP-193. Astronomen stelden vast dat de periodieke lichtdips van de ster overeenkomen met een planeet die elke 6,25 dagen voor de ster langs trekt. De wetenschappers maten de hoeveelheid licht die de planeet bij elke overgang tegenhield, waardoor ze een schatting kregen van de grootte van de planeet.
Het team gebruikte vervolgens de TRAPPIST-South en SPECULOOS-South observatoria - geleid door Michaël Gillon, FNRS Research Director en astrofysicus aan de ULiège - in de Atacama-woestijn in Chili om het planetaire signaal in verschillende golflengten te meten en de planetaire aard van het verduisteringsobject te valideren. Tot slot gebruikten ze ook spectroscopische waarnemingen van de HARPS en CORALIE spectrografen - ook in Chili (ESO) - om de massa van de planeet te meten. Tot hun grote verbazing lieten de verzamelde metingen een extreem lage dichtheid van de planeet zien. Zijn massa en grootte, zo berekenden ze, waren respectievelijk ongeveer 0,14 en 1,5 van die van Jupiter. De resulterende dichtheid kwam uit op ongeveer 0,059 gram per kubieke centimeter. De dichtheid van Jupiter is daarentegen ongeveer 1,33 gram per kubieke centimeter en die van de aarde is 5,51 gram per kubieke centimeter. Een van de materialen die qua dichtheid het dichtst in de buurt komt van de nieuwe, gezwollen planeet is suikerspin, dat een dichtheid heeft van ongeveer 0,05 gram per kubieke centimeter.
"De planeet is zo licht dat het moeilijk is om een analoog, vast materiaal te bedenken," zegt Julien de Wit, professor aan het Massachusetts Institute of Technology (MIT) en co-auteur. "De reden waarom het in de buurt komt van suikerspin is omdat ze allebei vrijwel uit lucht bestaan. De planeet is eigenlijk super fluffy."
De onderzoekers vermoeden dat de nieuwe planeet voornamelijk bestaat uit waterstof en helium, net als de meeste andere gasreuzen in het sterrenstelsel. Voor WASP-193b vormen deze gassen waarschijnlijk een enorm opgeblazen atmosfeer die tienduizenden kilometers verder reikt dan Jupiters eigen atmosfeer. Hoe een planeet zich precies zo kan opblazen, is een vraag die nog door geen enkele bestaande theorie over planeetvorming kan worden beantwoord. Het vereist zeker een aanzienlijke storting van energie diep in het binnenste van de planeet, maar de details van het mechanisme worden nog niet begrepen. "We weten niet waar we deze planeet moeten plaatsen in alle vormingstheorieën die we op dit moment hebben, want het is een uitschieter van allemaal. We kunnen niet verklaren hoe deze planeet is gevormd. Door beter naar zijn atmosfeer te kijken, kunnen we een evolutionair pad van deze planeet bepalen, voegt Francisco Pozuelos toe, astronoom aan het Instituto de Astrofisica de Andalucia (IAA-CSIC, Granada, Spanje)."
"WASP-193b is een kosmisch mysterie. Om het op te lossen is meer observationeel en theoretisch werk nodig, met name om de atmosferische eigenschappen te meten met de JWST ruimtetelescoop en deze te confronteren met verschillende theoretische mechanismen die mogelijk leiden tot zo'n extreme inflatie", concludeert Khalid Barkaoui.
Bron: ULiège
