Astronomen hebben een nieuw type planeet ontdekt. Het volledige oppervlak van de planeet is een magmaoceaan met een grote hoeveelheid zwavel.

In 2019 hebben astronomen de planeet L 98-59 d ontdekt. Hij draait samen met vier andere planeten rond een dwergster op 35 lichtjaar van ons zonnestelsel. De planeet is ongeveer 1,6 keer zo groot als de aarde, en valt daarmee onder de ‘superaardes’ (planeten die groter zijn dan de aarde, maar kleiner dan Uranus en Neptunus).

Nu hebben astronomen, onder andere van de Rijksuniversiteit Groningen, de planeet uitgebreid bestudeerd met de James Webb-ruimtetelescoop en de Very Large Telescope in Chili. Daaruit blijkt dat L 98-59 d een nieuw type planeet is. Het wetenschappelijke artikel over de ontdekking is gepubliceerd in Nature Astronomy.

Lees ook:

• Een planeet of een ster? Hoe ontstaan de grootste gasreuzen?
• Exoplaneet met bizarre atmosfeer ontdekt: astronomen staan voor een raadsel

Geen van beide categorieën

Superaardes met een diameter van 1,5 tot 4 keer die van de aarde vielen tot nu toe in grofweg twee categorieën. Het zijn ofwel rotsachtige planeten met een waterstofrijke atmosfeer (‘gasdwergen’), of ze beschikken over een ‘stoomatmosfeer’ en een grote hoeveelheid water in hun binnenste (‘waterwerelden’). Op basis van de samenstelling en dichtheid van de atmosfeer lijkt L 98-59 d in geen van beide categorieën te passen.

Om de eigenschappen van de planeet te kunnen verklaren, simuleerden de wetenschappers de ontwikkeling van L 98-59 d vanaf het moment van zijn ontstaan, zo’n vijf miljard jaar geleden. Hun computermodel – PROTEUS – berekende de interacties tussen het diepe binnenste van de planeet en zijn atmosfeer gedurende miljarden jaren. De simulaties hielden rekening met de intense ultraviolette straling van de nabije ster en met de interne chemische en fysische evolutie van de planeet. Een samenspel van deze processen vormde de planeet zoals hij nu is.

De simulaties, in combinatie met waarnemingen, laten zien dat het oppervlak van L 98-59 d extreem heet is en bedekt is met een wereldwijde oceaan van magma waarin grote hoeveelheden zwavel zijn opgeslagen. De Webb-telescoop heeft waterstofsulfide en zwaveldioxide hoog in de atmosfeer van de planeet gedetecteerd – voor het eerst bij een planeet van deze omvang. Volgens de wetenschappers is deze zwavel uit de magmaoceaan ontsnapt en onder invloed van ultraviolette straling in de atmosfeer omgezet in zwaveldioxide.

Nieuwe klasse superaardes

De wetenschappers concluderen dat ze de eerste planeet hebben gekarakteriseerd van een nieuwe klasse superaardes. Deze moet zich op een fundamenteel andere manier hebben gevormd en ontwikkeld dan de gasdwergen en waterwerelden. “De metingen en simulaties van L 98-59 d tonen aan dat de superaardes – de meest voorkomende soort exoplaneten – waarschijnlijk veel diverser zijn dan eerder werd aangenomen”, zegt onderzoeker Tim Lichtenberg in een persbericht.

Gedetailleerde observaties met telescopen zoals de James Webb of de Very Large Telescope leveren informatie op over globale eigenschappen, zoals de grootte en massa van de planeet en de samenstelling van de atmosfeer, zegt Lichtenberg. “Door de ontwikkeling van realistische computermodellen kunnen we nu inzicht krijgen in het binnenste van exoplaneten, de ontstaansgeschiedenis en de evolutie van hun klimaat.”

De astronomen willen hun simulaties nu toepassen op waarnemingen van andere exoplaneten. “Met ons simulatiemodel PROTEUS kunnen we de ontstaansgeschiedenis van veel meer planeten met verschillende samenstellingen en klimaatgeschiedenissen bepalen”, zegt Lichtenberg. “Dat levert informatie op over het oppervlak van deze werelden en of ze in theorie geschikt zijn voor leven zoals we dat kennen.” Vanwege het gesmolten oppervlak lijkt de kans op buitenaards leven op L 98-59 d klein.

Bronnen: Nature Astronomy, RUG