Stel je een wereld voor die groter is dan Jupiter, maar kleiner dan een ster – een plek die bestaat op de wazige grens tussen planeet en hemeloven. Dit is het rijk van de bruine dwergen, objecten waarvan de raadselachtige aard astronomen al lang fascineert. Dankzij de James Webb Space Telescope (JWST) hebben wetenschappers nu adembenemende details van de weerpatronen op zo’n intrigerende wereld vastgelegd: SIMP 0136, een “schurkenplaneet” op drift in het sterrenbeeld Vissen, ongeveer 20 lichtjaar van de aarde verwijderd.
SIMP 0136 is geen gewone zwerver. Met een massa die dertien keer zo groot is als die van Jupiter, is hij te zwaar om duurzame kernfusie te laten ontbranden zoals een ster, maar mist hij de intimiteit met een moederzon die een echte planeet definieert. Dit kosmische middelste kind heeft zich waarschijnlijk miljarden jaren geleden gevormd als een miniatuurster, maar is sindsdien afgekoeld en gedimd. De isolatie van elk sterlicht maakt het tot een ongeëvenaard laboratorium voor het bestuderen van de atmosfeer van gasreuzen, vrij van verwarrende stellaire interferentie.
Kijken door buitenaardse wolken
Met behulp van JWST’s in Canada gebouwde Near-Infrared Imager en Slitless Spectrograph (NIRISS) observeerde het onderzoeksteam SIMP 0136 gedurende een volledige rotatie – slechts 2,4 uur. Door nauwgezet de verschuivingen in de helderheid van het object op verschillende infrarode golflengten te analyseren, onthulden ze drie verschillende atmosferische lagen die de planeet omhullen. Elke laag herbergt wolken die zijn samengesteld uit verschillende materialen zoals forsteriet (een mineraal dat veel voorkomt in gesteenten) en ijzer, elk met unieke temperaturen en chemische samenstellingen.
“We vermoeden dat dit een wereld is die bedekt is met kleine stukjes van verschillende wolken – misschien sommige gemaakt van heter gesteente, andere kouder, en allemaal in verschillende arrangementen wervelend”, legt Roman Akhmetshyn uit, hoofdauteur van de studie gepubliceerd in The Astrophysical Journal en een MSc-student aan de McGill University.
De meest opvallende bevinding? Bewijs van noord-zuid-asymmetrie. Dit betekent dat toekomstige pogingen om deze buitenaardse atmosferen in kaart te brengen verder moeten gaan dan eenvoudige tweedimensionale kaarten en zowel de lengte- als de breedtegraad moeten omvatten.
Een chaotische sfeer onthuld
Door nog een extra laag complexiteit toe te voegen, ontdekten de onderzoekers dat geen enkel atmosferisch model de waargenomen gegevens van SIMP 0136 nauwkeurig kon repliceren. Alleen een combinatie van verschillende modellen legde het ingewikkelde gedrag vast. Dit wijst er sterk op dat bruine dwergen zoals SIMP 0136 tumultueuze en steeds wisselende weerpatronen bezitten – vergelijkbaar met de banden van Jupiter maar dan op steroïden – bestaande uit wild wervelende wolken, onvoorspelbare temperaturen en snelle atmosferische veranderingen.
Een venster op verre werelden
Dit baanbrekende werk van JWST opent een nieuw hoofdstuk in de studie van exoplaneten – planeten buiten ons eigen zonnestelsel. Het begrijpen van de chaotische atmosfeer van deze verre werelden kan helpen bij het verfijnen van onze interpretatie van signalen van verder weg gelegen exoplaneten waarvan de weerpatronen aanwijzingen kunnen bevatten voor hun potentiële bewoonbaarheid. Terwijl JWST zijn hemelse onderzoeken voortzet, verwachten wetenschappers gretig nog rijkere gegevens die niet alleen temperaturen en wolken, maar ook windpatronen en chemische cycli op deze buitenaardse werelden in kaart zullen brengen. Deze reis naar de onzichtbare gebieden van de ruimte belooft een schat aan ontdekkingen over de ongelooflijke diversiteit van planetaire atmosferen in het universum.
