Exoplaneet die vlak bij ster staat, blijkt veel meer water te hebben dan gedacht

Astronomen hebben geconcludeerd dat een exoplaneet op 700 lichtjaar van de aarde veel meer water heeft dan gedacht. Dit betekent volgens de onderzoekers dat exoplaneten heel andere samenstellingen kunnen hebben dan de hemellichamen uit ons eigen zonnestelsel.

De onderzoekers hebben deze conclusie getrokken op basis van gegevens afkomstig van de Hubble- en Spitzer-ruimtetelescoop. Op basis van metingen met spectrografen is het optisch spectrum van de exoplaneet WASP-39b in kaart gebracht. Daaruit bleek dat er verrassend veel water aanwezig is in de atmosfeer van deze gasreus, die wat de grootte betreft vergelijkbaar is met Saturnus. In de atmosfeer van de planeet zou drie keer zoveel water aanwezig zijn als het geval is bij Saturnus.

Deze vondst is opmerkelijk, omdat WASP-39b erg dicht om zijn ster heen cirkelt. De afstand tussen de ster en de exoplaneet is slechts een achtste deel van de afstand tussen onze zon en Mercurius en de planeet voltooit in slechts vier dagen zijn baan om de ster. Door de korte afstand staat de planeet te boek als een 'hete Saturnus', waardoor niet werd verwacht dat er relatief grote hoeveelheden water in de atmosfeer zouden worden gedetecteerd. Bij de planeet is sprake van een zogeheten gebonden rotatie; altijd is dezelfde zijde van de planeet naar de ster gericht, waardoor het daar ongeveer 750 graden Celsius kan worden.

De onderzoekers hadden wel verwacht om waterdamp te vinden, maar niet in zulke hoeveelheden. Op basis daarvan hebben de astronomen de gevolgtrekking gemaakt dat er een grote hoeveelheid zwaardere elementen aanwezig moet zijn in de atmosfeer. Dat betekent dat de planeet vermoedelijk ooit is gebombardeerd door ijsachtig materiaal, dat is opgehoopt en aanwezig is gebleven in de atmosfeer. Dit is volgens de onderzoekers alleen mogelijk geweest als WASP-39b op een veel grotere afstand van zijn ster is gevormd. De planeet zou aldus zijn 'gemigreerd' door het bewuste planetenstelsel. In de ogen van de astronomen betekent dit dat de vorming van planeten veel complexer en verwarrender is dan tot nu toe werd aangenomen.

Reacties (63)

[equit1986]

Met water bedoelen ze dan in dit geval de molecuul H2O of alleen Hydrogeen?
Want waterstof kan ik met die extremen wel voorstellen. H2O niet echt.

[Swerfer]

Eén kant van de planeet staat altijd naar de zon gericht en is dus heet, maar de andere kan is dan juist erg koud. Waterdamp (gas) kan aanwezig zijn bij 750 graden en aan de andere kant dan ijs. Er tussenin ook vloeibaar water...

[Verwijderd]

Er is op de hele planeet vloeibaar water noch ijs*. Doordat het een gasreus is (zoals Jupiter en Saturnus) wordt de warmte heel efficient van de dagzijde naar de nachtzijde getransporteerd, waardoor er nauwelijks temperatuurverschil is tussen beide. De nachtkant is (bijna) even heet.

Uit het bronartikel:

Although only one side of the planet faces its parent star, powerful winds transport heat from the bright side around the planet, keeping the dark side almost as hot.

En @equit1986 er is op nog veel hetere planeten (denk > 1000 °C) waterdamp aangetroffen. Dus ja, echt moleculen H₂O.

[edit]* Wellicht dat er diep in de planeet wel vloeibaar water en/of (waarschijnlijker) exotische vormen van ijs aanwezig zijn, maar de ontdekking gaat over waterdamp hoog in de atmosfeer. Dat is alles wat we van hier kunnen zien.

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 22 juli 2024 15:31]

[Durandal]

Nee hoor. De planeet is een grote heat pipe. Warme lucht aan de zon kant zorgt voor een overdruk en een wind richting de koude zijde hoog in de atmosfeer. Aan de koude zijde koelt dit af en gaat op lagere hoogte terug naar de zon kant.

Convectiestromen. Net als ons weer eigenlijk. En de zeestromen. En het magma in de aarde.

[Verwijderd]

Nee, het is blijkbaar een heel stabiel klimaat. Aan de koude zijde zou het water (ijs) zich ophopen en nooit meer weggaan. Aan de warme zijde zou al het water in korte tijd verdampt zijn en richting koude zijde verspreiden.

Conclusie: geen ijs, want alleen water boven 0 graden celsius kan zich verspreiden (sneeuw en hagel is iets anders dan verspreiden).

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 22 juli 2024 15:31]

[Swerfer]

Zowel water als ijs kunnen verdampen (ijs dus zonder faseovergang naar water) en door wind verspreiden. Zeker op de grens tussen de koude zijde en de warme zijde verdampt er water en kan met wind naar de warme kant gaan.

[COW_Koetje]

Je redeneert vanuit aardse omstandigheden.
De zwaartekracht op deze planeet kan heel anders zijn alsmede dus de luchtdruk.
Tevens kunnen dipoilare waterstofverbindingen juist samengaan met andere aanwezige moleculen om bruggen te vormen waarbij het water hele andere eigenschappen krijgt. (denk op aarde b.v. aan het feit dat water de enige stof is die uitzet als hij bevriest)
De omstandigheden op die planeet zijn zo serieus anders dat water zich misschien gedraagt op een manier die we nog nooit gezien hebben of zelfs kunnen bedenken.

[Verwijderd]

Niet overdrijven, hoge/lage druk en hoge/lage temperatuur hebben we hier op aarde ook (al dan niet in het laboratorium). Als het zich anders gedraagt, is het geen water.

[COW_Koetje]

Maar niet in combinatie met verhoogde zwaartekracht terwijl het gebombardeerd wordt door deeltjes van een zon.
Er wordt aangegeven dat er waarschijnlijk meer zwaardere elementen in de atmosfeer moeten zitten om het water te verklaren in combinatie met de afstand tot die zon. Dus de kans is groot dat de zwaartekracht ook hoger is.

We kennen de omstandigheden niet waaronder deze planeet zich nu bevindt en daarom kunnen we ook niet 1:1 de eigenschappen overnemen uit laboratorium experimenten. Er kunnen eigenschappen zijn van water die we gewoonweg nog niet kennen omdat we (nog) niet de mogelijkheid hebben gehad het te bestuderen in die vormen.

[Verwijderd]

Je kan het nooit 100% uitsluiten. Maar water dat zich als zoutzuur of alcohol gedraagt is voor mensen niet interessant.

[COW_Koetje]

Eens maar ik denk ook in dit geval de afstand tot die zon het niet aantrekkelijker maakt.

[pharmacist]

water vormt nog altijd met water de sterkste waterstofbruggen. Zodra je één waterstof vervangt door een alkalische groep, zal het kookpunt sterk dalen. Meng water met methanol of ethanol en het kookpunt daalt effectief. Ondanks dat methanol een grotere moleculaire massa heeft, zal door het ontbreken van die extra waterstofbrug het kookpunt langer zijn. Je kunt natuurlijk de alkalische keten al maar langer maken om het zwaarder te maken, maar dan neemt de lipofiliteit toe van het molecuul en neemt de oplosbaarheid van een dergelijk zwaar molecuul drastish af en wordt het hydrofoob en stoot het water af en heb je helemaal geen menging meer.

[COW_Koetje]

nogmaals in geteste aardse omstandigheden.
We weten niets van de omstandigheden van deze planeet waardoor er mogelijkheden zijn die we nog niet hebben kunnen vinden.
Eens dat waterstof bruggen tussen water het sterkste zijn maar misschien niet in andere omstandigheden zoals deze op deze specifieke planeet in die specifieke situatie.
Totdat we er eens heen vliegen zal dit altijd giswerk blijven.

[pharmacist]

De weten van de fysica en chemie zijn overal gelijk in dit universum. Zowel hier op aarde en op een planeet 600 lichtjaar verderop. Dit is dus geen giswerk, maar harde wetenschap.

[COW_Koetje]

We leren elke dag nieuwe dingen in de fysica en chemie. Dat is harde wetenschap, dus we kunnen nog lang niet voorspellen hoe elementen zich gedragen onder elke omstandigheid.

[pharmacist]

Water is geen element en we weten echt wel hoe water en methaan zich gedragen onder extreme omstandigheden. Nee: we leren niet elke dag nieuwe dag nieuwe dingen in de fysica en chemie. Nogmaals: we weten absoluut hoe elementen zich gedragen onder extreme omstandigheden. Van iemand die elke dag bezig is met chemie en fysica. Ja: we weten hoe elementen zich gedragen onder elke omstandigheid, zelfs onder extreme druk en temperaturen, vandaar dat wij exact weten hoe elementen zich hebben gevormd in het universum (nucleosynthese). Besides: waarom heb je het over elementen, want water is een verbinding en geen element ?

[COW_Koetje]

geleerd op mijn scheikunde opleiding...
https://nl.wikipedia.org/wiki/Chemisch_element

[KingFrogzz]

H2O kan prima als gas bestaan bij hoge temperaturen hoor

[equit1986]

ja, dat weet ik, maar ik had verwacht dat door de ster die zo dichtbij staat, dat al die molecuul verbindingen allang los gebombardeerd waren. vandaar mijn vraag.

[KingFrogzz]

Water is ontzettend stabiel, als er alleen wat hitte nodig was om die bindingen efficient te breken zouden er op aarde een hele hoop problemen opgelost zijn

[equit1986]

ja, maar een ster geeft niet alleen hitte af :-)

[KingFrogzz]

Klopt, maar water absorbeert alleen licht in infrarood = hitte, dus de rest kan water niet zoveel mee

[Swerfer]

Radioactiviteit kan ook H2O splitten, maar die straling komt waarschijnlijk niet van de zon...

[Verwijderd]

Dude wat is jouw probleem dan?reageer nooit, maar laat mensen in hun waarde

[T-men]

Tijd om niet alles op te vatten als een persoonlijke aanval! Zeker niet op het internet.

Zucht....

Op het internet hoef je niet netjes en beleefd te zijn ? Daar gelden géén sociale normen ?

Oh... er zitten een heleboel eikels op het internet die vanonder hun steen hun vuiligheid spuien, maar dat wil niet zeggen dat een fatsoenlijk mens dat maar moet pikken.

Ik lees Tweakers om er wat van te leren. Er wijzer van te worden.

Vragen als die van @KingFrogzz antwoorden als die van @equit1986 helpen mij daarbij.

Iedereen is hier toch een nerd?

Jij dus ook ? Wat doe je dan moeilijk wanneer er een 'nerd antwoord' komt ?

[robvanwijk]

Want waterstof kan ik met die extremen wel voorstellen. H2O niet echt.

Zo dachten de wetenschappers die dit ontdekt hebben er oorspronkelijk ook over. Da's precies de reden waarom het nieuws is.

[hooibergje]

Stoom aan de dagkant, ijs aan de nachtkant. In een ring er tussen vloeibaar water.

[TweakTom92]

Wellicht een goed idee om bij het plaatje aan te geven dat dit absoluut NIET op schaal is...

1/8ste van de afstand is nog steeds +-7 miljoen km.

Edit: calculatiefoutje..

[Reactie gewijzigd door TweakTom92 op 22 juli 2024 15:31]

[MBvB]

Maar dat is het toch nooit. Waarom aangeven als het vanzelfsprekend is.

[ToolkiT]

Idd, als het op schaal was, dan was de grafitational pull van die ster zo groot geweest dat die planeet allang opgeslokt zou zijn..

[robvanwijk]

Idd, als het op schaal was, dan was de grafitational pull van die ster zo groot geweest dat die planeet allang opgeslokt zou zijn..

Je kunt nog veel dichter om een ster (of ander object) draaien. Als je de massa van het ding waar je omheen cirkelt weet en je eigen massa (in verhouding) verwaarloosbaar klein is, dan kun je simpelweg uitrekenen welke snelheid je nodig hebt om op een bepaalde hoogte een stabiele omloopbaan te krijgen (of andersom, op welke hoogte je in een stabiele baan komt als je een bepaalde snelheid hebt). Zo lang er niets is waardoor je afremt (lees: zolang je buiten de atmosfeer blijft) kun je zo dichtbij komen als je maar wilt.

Edit:
Goed punt @Verwijderd, die had ik over het hoofd gezien, bedankt voor de toevoeging!

[Reactie gewijzigd door robvanwijk op 22 juli 2024 15:31]

[Verwijderd]

De planeet zou zich zeer zeker binnen de Roche Limiet bevinden en dus door getijdenkrachten uit elkaar getrokken worden. De restanten van de planeet zouden weliswaar nog altijd rond de ster draaien (als een ring), maar de planeet kan niet stabiel zo dichtbij in een baan rond de ster draaien.

[ToolkiT]

En solar flares zouden op die afstand ook nog wel eens een probleem kunnen zijn..

[SG]

Ja zolang je buiten of ver genoeg van de grens van atmosphere van ster zit. Stabile orbit vereist zero of verwaarloosbare drag.

[BLACKfm]

'Want dat heb op facebook gestaan'... daarom .

[Reactie gewijzigd door BLACKfm op 22 juli 2024 15:31]

[Verwijderd]

Ik kan niet wachten op de James Webb Telescope!

[Mutatie]

Timing! Lancering zou volgend jaar moeten zijn, en ik ben nu al zenuwachtig voor de launch

[batjes]

Staat op 1/8ste zo ver van zijn zon af, maar hoe is die zon in verhouding tot de onze? Dat haal ik niet uit de tekst, als die maar half zo sterk is, is het effectief maar 1/4de.

[Playa del C.]

Niet helemaal, omdat de straling niet lineair afneemt ten opzichte van afstand, maar kwadratisch. Dus effectief is het dan (2^0,5)/8 is ongeveer 1/6de.

[Mutatie]

Ik kan niet wachten op de James Webb telescoop, Hubble heeft ons hele beeld van onzelf en het universum veranderd. Erg benieuwd wat de opvolger gaat brengen zoals meer duidelijkheid over exoplaneten.

[Wisly]

42

[Bullettooth]

So long...

[Wisly]

"So Long, and Thanks for All the Fish"

[LordLuc]

Dang.. 750 graden. Nee doe mij dan maar lekker Risa.
http://www.startrek.com/u...8bb4a8db31e3977f40deb.jpg

[ralph t]

Met een constante snelheid van 20 km/h duurt dat zo'n 37,77 miljard jaar. Even los ervan dat je met die snelheid het zonnestelsel (laat staan de aarde) niet kunt verlaten, is het goede nieuws dat je in de ruimte niet meer hoeft te trappen om een constante snelheid te behouden.

Edit: typo

[Reactie gewijzigd door ralph t op 22 juli 2024 15:31]

[Verwijderd]

Even los ervan dat je met die snelheid het zonnestelsel (laat staan de aarde) niet kunt verlaten,

Err, hoe kom je op dat idee?

Indien je het hebt over escape velocity dan maak je een denkfout. Dat is nl. de snelheid die je moet hebben aan het begin van de reis om ervoor te zorgen dat je zonder nog extra energie/impuls te leveren kunt ontsnappen aan de zwaartekracht van het object van waaruit je vertrekt. Indien je echter stelt dat je gewoon een constante snelheid van 20 km/h handhaaft lever je dus wel energie en ontsnap je uiteindelijk wel.

is het goede nieuws dat je in de ruimte niet meer hoeft te trappen om een constante snelheid te behouden.

Helaas, pindakaas. Ook dat statement is incorrect.

In het (nagenoeg) perfecte vacuüm van de ruimte heb je inderdaad (nagenoeg) geen wrijving die je moet overwinnen. Je hebt echter nog steeds last van de zwaartekracht die je afremt. Daar moet je dus voor blijven compenseren.

[zanussi]

In het (nagenoeg) perfecte vacuüm van de ruimte heb je inderdaad (nagenoeg) geen wrijving die je moet overwinnen. Je hebt echter nog steeds last van de zwaartekracht die je afremt. Daar moet je dus voor blijven compenseren.

Zwaartekracht die hem afremt? Dan is hij niet gewichtloos? Een fietser halfweg een waterige exoplaneet heeft massa en gewicht? Hoe zit dat dan met iss astronauten in een lage baan om de aarde die altijd zo gezellig gewichtloos op en neer dobberen in het interieur van het iss?

[EliteGhost]

Als die astronauten geen zwaartekracht zouden ondervinden zouden ze niet in een baan om de aarde blijven maar knetterhard wegzweven met ISS en al.

[Verwijderd]

Gewichtloosheid is de ervaring die je hebt zolang je tijdens je reis geen vloer of ander obstakel tegenkomt. Zolang je niets raakt ben je gewichtloos, ook al oefenen op dat moment tig hemellichamen zwaartekracht op je uit. Want zwaartekracht is een reactiekracht. Je voelt je stoel tegen je billen duwen. Of de vloer tegen je voetzolen. Zolang er niets is wat tegen je aan kan duwen ervaar je gewichtloosheid.

[Verwijderd]

Zwaartekracht is altijd aanwezig. Laten we voor het gemak het eenvoudige Newtonse model nemen, dan is de kracht F waarmee twee objecten elkaar aantrekken als volgt:

F = G * m₁ * m₂/r²

waarbij:
m₁ de massa van het eerste voorwerp (in kg)
m₂ de massa van het tweede voorwerp (in kg)
r de afstand tussen de zwaartepunten van die voorwerpen (in m)
G de gravitatieconstante = 6,67428 ± 0,00067 × 10⁻¹¹ Nm²/kg²

Hieruit blijkt dat zelfs als je lichtjaren van de aarde verwijderd dan blijft de aarde nog steeds aan jou trekken (en vice versa natuurlijk). De kracht word wel steeds minder naarmate de afstand groter word.

Hoe komt het dan dat de astronauten in het ISS gewichtloos kunnen ronddobberen? Dat is simpel, ze draaien om de aarde wat resulteert in een middelpuntvliegende kracht die ze van de aarde probeert weg te slingeren (zelfde principe als een centrifuge). Door de juiste combinatie van afstand en rotatiesnelheid te kiezen is die kracht exact even groot als, maar tegengesteld aan, de zwaartekracht op die afstand. Het resultaat is dat de krachten elkaar opheffen en er dus netto geen kracht overblijft en je dus gewichtloos rond zweeft.

Edit: Typos

[zanussi]

Zo een gedetailleerde uitleg klinkt plausibel zolang je de zwaartekrachts theorie toepast. Zo een gedetailleerde uitleg gebaseerd op een theorie kan niet anders dan theorie zijn. Natuurlijk kloppen alle wis- en natuurkundige berekeningen uitgaande van de zwaartekrachts theorie. Dat wil niet zeggen dat die berekeningen de realiteit weergeven, het zegt eerder dat die berekeningen de realiteit van de theorie weergeven.

[Reactie gewijzigd door zanussi op 22 juli 2024 15:31]

[ralph t]

"Indien je echter stelt dat je gewoon een constante snelheid van 20 km/h handhaaft lever je dus wel energie en ontsnap je uiteindelijk wel."

Touché.

"Je hebt echter nog steeds last van de zwaartekracht die je afremt. Daar moet je dus voor blijven compenseren."

Ik ben idd te kort door de bocht geweest, echter gedurende de reis van vele miljarden jaren, is gedurende het overgrote deel van de reis de invloed van de zwaartekracht toch verwaarloosbaar lijkt me.

[Aardappel]

Zwaartekracht kan 'm ook een boost geven toch? Als hij onderweg vlak langs een planeet o.i.d. scheert (hoewel hij dan wel weer wordt afgeremd na het passeren van de planeet).

[Verwijderd]

Zwaartekracht kan 'm ook een boost geven toch? Als hij onderweg vlak langs een planeet o.i.d. scheert

Helemaal correct

(hoewel hij dan wel weer wordt afgeremd na het passeren van de planeet).

Ook helemaal correct.

Het netto effect van deze combinatie kun je sturen.

[flossed]

ZO, 37.77 miljard jaar? Wellicht dat ik de komende 100 jaar nog even wat andere dingetjes afhandel. Dus stel dat ik een fiets vindt die wat sneller gaat laten we zeggen mach 33 ( flink trappen dus), dan duurt het nog 1 miljoen jaar om daar te komen..... Om het te controleren, nog steeds nuttig om te weten dat er meer water in het universum aanwezig is.

[gatlarf]

Je wordt gedownmod maar je hebt wel een punt. Het enige referentiepunt wat we hebben is ons eigen zonnestelsel. Een theorie die hier perfect kan werken hoeft niet noodzakelijk overal te kloppen ivm factoren waar wij hier geen rekening moeten houden in ons zonnestelsel. Mss wat kort door de bocht om te zeggen dat ze er geen ene donder van verstaan maar ik ben wel akkoord dat er nog veel geleerd kan worden en een onbekende combinatie van factoren tot verrassende resultaten kan leiden zoals deze.

[Mutatie]

Het hele punt is meer dat juist onderzoek (zoals deze) onze kennis vergroot. Natuurlijk leren we nieuwe dingen, we ontdekken nieuwe dingen. Sommige mensen lijken er vanuit te gaan dat we alles al denken te weten, en dit soort verrassingen een flater zijn ipv de vooruitgang waar alles voor gedaan word.
We zijn pas net begonnen Iets als, hah zie wel ze snappen er niks van, hippies snappen het beter is gewoon zoo....dom...en voegt niets toe.

Trouwens, planeet migratie lijkt ook in ons zonnestelsel te zijn gebeurd mocht dit de reden zijn

[Reactie gewijzigd door Mutatie op 22 juli 2024 15:31]