Een team van astronomen heeft het sterkste bewijs tot nu toe gevonden dat sommige planeten buiten ons zonnestelsel magnetisch zijn.
Met behulp van de Very Large Telescope (VLT) van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) en de Gemini North-telescoop hebben de onderzoekers de windsnelheden gemeten op zeven zeer hete, Jupiter-achtige exoplaneten. Uit de waarnemingen blijkt dat de winden op deze planeten hoogstwaarschijnlijk worden beïnvloed door magnetische velden, wat de eerste betrouwbare meting van magnetisme op planeten buiten het zonnestelsel heeft opgeleverd.
‘Deze doorbraak biedt een compleet nieuwe kijk op het het onderzoek van exoplaneten. Het is voor het eerst dat we de magnetische omgevingen van andere werelden met elkaar kunnen vergelijken — een belangrijke stap om uiteindelijk te begrijpen welke planeten hun water kunnen behouden en op een dag zelfs leven kunnen herbergen zoals wij dat kennen’, zegt Julia Seidel, astronoom bij het Laboratoire Lagrange van de sterrenwacht van de Côte d’Azur, Frankrijk, en hoofdauteur van de studie die vandaag in Nature Astronomy is gepubliceerd.
Het magnetisch veld van de aarde beinvloedt onze atmosfeer op complexe manieren en is daardoor een belangrijke factor in het begrijpen wat onze planeet leefbaar houdt. Ook andere planeten in ons zonnestelsel, zoals Jupiter en Saturnus, hebben een magnetisch veld. Maar tot nu toe was het nog nooit gelukt om rechtstreekse metingen te doen van de sterkte van de magnetische velden van exoplaneten – planeten buiten het zonnestelsel.
Het onderzoeksteam was niet van plan om magnetische velden van exoplaneten te meten, maar was vooral geïnteresseerd in de daar aanwezige winden. Ze maten de windsnelheden op zeven exoplaneten die om verschillende sterren draaien: gasreuzen zoals Jupiter, die in dezelfde tijd om hun as draaien als om hun moederster – een toestand die synchrone rotatie wordt genoemd. Net zoals wij altijd maar één kant van de maan zien, is bij deze planeten altijd dezelfde kant naar hun ster gericht. Hierdoor is hun dagzijde verzengend heet en hun nachtzijde ijskoud. Dit temperatuurverschil zorgt voor een klimaat dat totaal anders is dan dat op onze planeet, met extreem harde winden. De windsnelheden op de zeven onderzochte exoplaneten lopen uiteen van ongeveer 7200 km/uur tot meer dan 25.000 km/uur. Ter vergelijking: de sterkste winden die op Jupiter zijn gemeten, halen snelheden van ongeveer 1500 km/uur.
‘Aanvankelijk wilden we nagaan of de atmosferische winden zich bij al deze hete planeten op dezelfde manier gedroegen,’ legt Seidel uit, die voorheen als astronoom bij ESO in Chili werkzaam was. Voor hun metingen maakte het team gebruik van gegevens van het ESPRESSO-instrument op de Very Large Telescope van ESO in de Chileense Atacama-woestijn, en van een soortgelijk instrument op de Gemini North-telescoop op Hawaï, VS. (De VLT is een telescoop van ESO, terwijl Gemini North de helft vormt van het International Gemini Observatory, dat gedeeltelijk wordt gefinancierd door de Amerikaanse National Science Foundation (NSF) en wordt beheerd door NSF NOIRLab.)
Maar toen ze keken naar hoe de windsnelheden varieerden met de temperatuur van de planeet, zagen ze een heel intrigerend patroon ontstaan: hoe warmer de planeet, des te trager de wind. ‘Dit is volkomen onlogisch, want onder vergelijkbare omstandigheden hebben hete planeten juist meer energie om de wind te versnellen! Er moet dus iets gebeuren waardoor de windsnelheden op hetere objecten afnemen’, zegt medeauteur van de studie Vivien Parmentier, professor aan het Laboratoire Lagrange.
Het team is nu tot de conclusie gekomen dat de meest logische verklaring voor dit raadsel de aanwezigheid van planetaire magnetische velden is, omdat deze velden als een rem kunnen werken en de bewegingen van geladen deeltjes in de atmosfeer vertragen. De gegevens stelden de onderzoekers daardoor in staat om de sterkte van het magnetische veld op elk van de onderzochte planeten af te leiden. Daarbij ontdekten ze dat deze velden qua sterkte vergelijkbaar zijn met die in ons zonnestelsel: ongeveer vier keer zo sterk als die van Saturnus en ongeveer de helft van die van Jupiter.
De sterke magnetische velden zouden niet alleen de wind op deze planeten kunnen beïnvloeden. ‘Hier op aarde kennen we het prachtige noorder- en zuiderlicht: deeltjes van de zon die in botsing komen met gassen in de atmosfeer en kleurrijke vertoningen van groen, roze en paars licht veroorzaken’, zegt medeauteur van de studie Bibiana Prinoth, voormalig promovendus aan de Universiteit van Lund, Zweden, en nu astronoom bij ESO in Garching, Duitsland.
Op de onderzochte exoplaneten zouden de door magnetisme aangedreven poollichten nóg spectaculairder kunnen zijn. Het team kijkt dan ook reikhalzend uit naar de komst van de Extremely Large Telescope van ESO, die niet alleen grote, Jupiter-achtige exoplaneten zal kunnen opsporen, maar ook kleinere, aarde-achtige, en mogelijk zelfs gassen kan detecteren die op deze verre werelden poollichten zouden kunnen veroorzaken. ‘Ik stel me zo voor dat sommige van deze werelden een hemel hebben die niet alleen is gevuld met sterren, maar ook met enorme gordijnen van kleurrijk licht die dansen boven een planeet die voor de helft in eeuwig daglicht en voor de helft in eindeloos nachtelijke duisternis is gehuld’, aldus Prinoth.
