Astronomen zijn verbijsterd over Kepler-51d, een gasreus die rond een verre ster draait en bijna geen kern lijkt te hebben en een ongelooflijk donzige, wazige atmosfeer. Deze exoplaneet, gelegen op 2615 lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Cygnus, daagt bestaande modellen uit over hoe planeten ontstaan.
De puzzel van super-puff-planeten
Kepler-51d is een van de drie ‘super-puff’-planeten in zijn systeem, wat betekent dat hij ongeveer zo groot is als Saturnus, maar met een dichtheid die zo laag is dat wetenschappers hem vergelijken met suikerspin. In tegenstelling tot typische gasreuzen, die dichte kernen hebben die atmosferische gassen aantrekken en vasthouden, lijkt Kepler-51d een substantiële kern te missen. Dit roept fundamentele vragen op over de oorsprong ervan.
Waarom dit belangrijk is: Gasreuzen ontstaan meestal ver van hun sterren, waar koude temperaturen de ophoping van gas rond een dichte kern mogelijk maken. Kepler-51d draait relatief dicht in de buurt van zijn ster, vergelijkbaar met de baan van Venus rond de zon, waar stellaire winden zijn atmosfeer zouden moeten wegnemen. Toch blijft het opmerkelijk opgeblazen.
Dikke waas verduistert antwoorden
De James Webb Space Telescope (JWST) werd gebruikt om de atmosfeer van de planeet te analyseren, maar onderzoekers vonden geen duidelijke chemische vingerafdrukken. De atmosfeer lijkt zo dik van nevel – mogelijk rijk aan koolwaterstoffen zoals Saturnusmaan Titan – dat hij het meeste licht absorbeert, waardoor het onmogelijk wordt om de onderliggende samenstelling te onderscheiden.
‘We denken dat de planeet zo’n dikke waaslaag heeft die de golflengten van het licht absorbeert waar we naar keken, waardoor we de onderliggende kenmerken niet echt kunnen zien’, legt Penn State-professor Suvrath Mahadevan uit.
Het mysterie wordt groter: De nevellaag rond Kepler-51d is naar schatting bijna net zo groot als de aarde zelf, waardoor het een van de meest uitgebreide nevels is die tot nu toe op welke planeet dan ook is waargenomen.
Mogelijke verklaringen en toekomstig onderzoek
Verschillende theorieën proberen deze anomalie te verklaren. Eén mogelijkheid is dat Kepler-51d zich verder in het systeem heeft gevormd en naar binnen is gemigreerd. Een andere is dat de activiteit van de ster op de een of andere manier de atmosfeer van de planeet stabiliseerde, ondanks de sterke sterrenwinden.
Onderzoekers hopen atmosferische modellen te verfijnen en te zoeken naar alternatieve golflengten van licht die de nevel kunnen doordringen. De unieke omstandigheden van dit systeem – drie planeten met een ultralage dichtheid die rond een relatief actieve ster draaien – suggereren dat planeetvorming veel diverser kan zijn dan eerder werd aangenomen.
“Wat is er met dit systeem dat deze drie werkelijk vreemde planeten heeft gecreëerd, een combinatie van uitersten die we nergens anders hebben gezien?” vraagt Dr. Jessica Libby-Roberts, een astronoom aan de Universiteit van Tampa.
De gegevens die deze bevindingen ondersteunen, zijn deze week gepubliceerd in het Astronomical Journal. Verder onderzoek naar Kepler-51d kan cruciale inzichten bieden in de grenzen van planeetvorming en de prevalentie van exotische werelden in het universum.
