Een jaar duurt maar acht uur op nabije ijzeren exoplaneet

NRC 6 december 2021

Een jaar duurt maar acht uur op nabije ijzeren exoplaneet

De pas ontdekte exoplaneet GJ 367b is klein, loeiheet, bestaat uit ijzer en staat dicht op zijn moederster, een rode dwerg.

De exoplaneet GJ 367b staat zo dicht op zijn moederster dat het volop aanwezige ijzer aan de dagkant deels smelt in meren of poelen.

Exoplanetenjagers hebben een kleine, zware planeet ontdekt die vermoedelijk grotendeels uit ijzer bestaat, dat aan de dagkant deels smelt. Een ‘jaar’, een omwenteling om de moederster, duurt er nog geen acht uur.

De exoplaneet GJ 367b dook op in de metingen van TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), een NASA-satelliet in de ruimte die speurt naar kleine tijdelijke dipjes in de helderheid van sterren. Zo’n dipje kan veroorzaakt worden doordat een planeet vóór de moederster langs beweegt, en het uitzicht tijdelijk gedeeltelijk verhindert. In dit geval is dat de ster GJ 367, een rode dwerg op zo’n 31 lichtjaar afstand van de aarde, in het sterrenbeeld ‘Zeilen’ (vrijwel alleen zichtbaar vanaf het zuidelijk halfrond).

GJ 367b draait om de ster in 7 uur en 43 minuten, een behoorlijk kort ‘jaar’. Hij is klein, relatief zwaar, en staat zeer dicht op de ster, waarmee hij een extreme versie van de planeet Mercurius lijkt te zijn, maar dan gloeiend heet. Onderzoekers van 49 wetenschappelijke instituten publiceerden de vondst afgelopen vrijdag in het wetenschappelijke tijdschrift Science.

De onderzoekers bevestigden de detectie van de TESS-satelliet en diepten die verder uit met de HARPS-spectrometer, onderdeel van een telescoop in La Silla in Chili, die speciaal is ingericht op de exoplanetenjacht. HARPS meet de kleine bewegingen van een ster onder invloed van de zwaartekracht van de planeet. Daaruit was de massa van GJ 367b te berekenen: 55 procent van die van de aarde. Met een straal van 4.600 kilometer (72 procent van de aardstraal) duidt dat op een behoorlijke dichtheid van zo’n 8 ton per kubieke meter, ongeveer de dichtheid van puur ijzer.

IJzeren kern
Dat doet denken aan Mercurius, de planeet die het dichtst bij de Zon staat. Ook Mercurius bestaat grotendeels uit een ijzeren kern, zonder mantel en korst van relatief lichte rots. Een mogelijke verklaring is dat Mercurius die ooit wel had, zoals ook andere rots-achtige planeten in wording, maar dat ze zijn weggeslagen door een botsing met een ander rotsblok in de roerige beginjaren van het zonnestelsel. Misschien is zoiets ook GJ 367b overkomen, en kan de ontdekking meer licht werpen op het ontstaan van planetenstelsels.

GJ 367b staat nog veel dichter bij zijn ster dan Mercurius: 1 miljoen kilometer. Mercurius staat op een afstand van 58 miljoen kilometer bij de zon. Daarmee vangt de exoplaneet veel licht en straling. ‘Overdag’ wordt het oppervlak tussen 1.300 en 1.500 graden Celsius, berekenen de onderzoekers. Dat is nét onder het smeltpunt van ijzer van 1.538 graden. Mogelijk ontstaan er dus op het oppervlak poelen of meren van vloeibaar ijzer, en als er een atmosfeer is, bestaat die uit verdampte mineralen en metalen. Van dag en nacht is overigens niet echt sprake, want door getijdenwerking heeft GJ 367b waarschijnlijk altijd dezelfde kant naar de ster toegekeerd. Buitenaards leven lijkt er onwaarschijnlijk.

Kleinere planeten
In een interview met Nature zegt eerste auteur Kristine Lam van de Technische Universiteit Berlijn dat ze die atmosfeer nader gaat onderzoeken met hulp van NASA’s James Webb-telescoop, waarvan de lancering in de loop van deze maand gepland staat.

GJ 367b is een van de inmiddels 4.576 bevestigde exoplaneten die in kaart gebracht zijn sinds in 1992 de eerste planeten buiten ons zonnestelsel werd ontdekt. Aanvankelijk waren dat vooral zware planeten, omdat die gemakkelijker te detecteren zijn. Maar met steeds gevoeliger technieken en met hulp van gespecialiseerde telescopen en satellieten, zijn steeds kleinere planeten aan de lijst toegevoegd, waaronder dus nu een kleine, zware Mercurius-dubbelganger.

beeld: Patricia Klein