Jonge planeet verliest zijn atmosfeer: wordt het een kale superaarde?
Op zo'n 400 miljoen jaar oud, dat is de ster K2-233. Vergelijk dat met onze eigen zon van 4,6 miljard jaar oud, en je snapt: dit sterrenstelsel is nog in de kinderschoenen. Rond deze jonge, actieve ster draaien drie planeten. Een van hen staat op het punt een deel van zijn atmosfeer kwijt te raken, zo blijkt uit nieuw onderzoek.
Het team van het GAPS-programma, dat met de Italiaanse telescoop TNG op de Canarische Eilanden werkt, bestudeerde het systeem K2-233 uitgebreid. Ze combineerden 70 nieuwe metingen met 124 oudere waarnemingen, plus lichtmetingen van de ruimtetelescopen K2 en TESS. Doel: de massa's van de drie planeten preciezer bepalen. Massa is belangrijk, want daarmee kun je berekenen hoe dicht een planeet is, en dus of hij uit gesteente of gas bestaat.
Lastig te meten door een drukke ster
K2-233 is een "actieve" ster. Dat betekent dat ze veel vlekken en uitbarstingen heeft, net als onze zon maar dan heftiger. Die activiteit verstoort de metingen waarmee astronomen planeetmassa's bepalen. De onderzoekers probeerden dit ruis-effect met verschillende rekenmodellen weg te filteren.
Belangrijke eerlijkheid hierbij: de uitkomst hangt sterk af van welk model je gebruikt. Er is dus niet één duidelijk juiste massa voor elke planeet, maar een reeks mogelijke, natuurkundig kloppende oplossingen. De onderzoekers verbergen dit niet, ze benoemen het expliciet als beperking van hun aanpak.
Wat wel duidelijk werd: de twee binnenste planeten, K2-233 b en c, bestaan waarschijnlijk vooral uit ijzer, net als de kern van onze eigen aarde. De buitenste planeet, K2-233 d, heeft juist nog een flinke laag waterstof- en heliumgas om zich heen.
Een planeet die krimpt
En die gaslaag van planeet d is interessant. De onderzoekers berekenden hoe de planeet zich de komende miljarden jaren zal ontwikkelen. Doordat de jonge, actieve ster veel straling uitzendt, verliest de planeet geleidelijk een deel van zijn atmosfeer aan de ruimte.
Het eindresultaat hangt af van hoe de planeet precies is opgebouwd vanbinnen. Twee uitkomsten zijn mogelijk. Mogelijkheid één: de planeet houdt een dun gaslaagje over en wordt een kleine "sub-Neptunus" met een straal tussen 1,71 en 1,84 keer die van de aarde. Mogelijkheid twee: hij verliest alle gas en blijft over als kale rotsplaneet, een zogeheten superaarde, met een straal van ongeveer 1,95 keer die van de aarde.
Dit soort planeten, net op de grens tussen rotsplaneet en gasplaneet, zijn voor astronomen bijzonder interessant. Deze overgangszone heet de "stralingsvallei": een gebied waar je relatief weinig planeten vindt, omdat ze door gasverlies ofwel kleiner (rots) ofwel groter (gas) worden. K2-233 d lijkt precies in dit overgangsproces te zitten.
Toch is dit waardevol werk. Door jonge planetenstelsels zoals K2-233 goed te bestuderen, leren astronomen beter begrijpen hoe planeten zoals de onze zich in de loop van miljarden jaren ontwikkelen.
Bron: The GAPS Programme at TNG. LXXX. Characterisation of the 400 Myr old multi-planet system K2-233