2 buitenaardse waterwerelden met oceanen die 500 keer dieper zijn dan die van de aarde

[univers]

De illustratie van deze kunstenaar toont Kepler-138 d op de voorgrond, Kepler-138 c en Kepler 138 b, gezien in silhouet terwijl ze door zijn ster bewegen. Kepler-138 c en Kepler-138 d zijn waterwerelden die iets groter zijn dan de aarde. Maar hun wereldwijde oceanen zijn veel dieper dan die van de aarde en warmer, met een hete, stomende waterdampatmosfeer erboven. Afbeelding via NASA/ ESA/ Leah Hustak (STScI)/ Hubblesite .

Een internationaal team van astronomen zei in december 2022 dat het de eerste echte waterwerelden heeft geïdentificeerd , in tegenstelling tot alle andere in ons zonnestelsel. Deze exoplaneten zijn beide iets groter dan de aarde. Toch ligt hun dichtheid tussen die van een rotsachtige wereld zoals de aarde en de gasreuzen buitenplaneten die rond onze zon draaien. Astronomen geloven dat ze wereldwijde oceanen moeten hebben die minstens 500 keer dieper zijn dan de gemiddelde diepte van de oceanen op aarde, die ze daarentegen simpelweg een nat fineer op een rotsachtige bal noemden .

De twee werelden draaien om een ​​rode dwergster genaamd Kepler-138 , die 218 lichtjaar verwijderd is in de richting van ons sterrenbeeld Lyra de Harp. Wetenschappers hebben getheoretiseerd dat er mondiale waterwerelden zoals deze bestaan. Ze hebben al enkele prikkelende hints gehad. Maar dit zijn de eerste specifieke werelden waarvoor nu goed bewijs is. De astronomen deden de ontdekking met behulp van gegevens van de ruimtetelescopen Hubble en Spitzer .

Caroline Piaulet van het Trottier Institute for Research on Exoplanets (iREx) aan de Universiteit van Montreal, Canada, leidde de teaminspanning. De onderzoekers publiceerden hun collegiaal getoetste bevindingen in Nature Astronomy op 15 december 2022. Een gratis preprint-versie van het artikel is ook beschikbaar op arXiv .

Waterwerelden met diepe, mondiale oceanen
We zien de aarde natuurlijk als een waterwereld, waarvan het oppervlak grotendeels bedekt is met oceanen. Maar deze twee nieuwe exoplaneten – Kepler-138 c en Kepler-138 d – lijken oceanen te hebben die minstens 1.600 km diep zijn. Dat is ongeveer 500 keer dieper dan de gemiddelde diepte van de oceanen op aarde.

De oceaanmanen in ons eigen zonnestelsel, zoals Europa, Enceladus en anderen, zouden de beste analogie zijn. Maar beide zijn veel kleinere manen, geen planeten, met een ijskorst over hun oceanen. Deze nieuwe planeten lijken op veel grotere en warmere versies van de oceaanmanen. Zoals Piaulet zei :

Stel je grotere versies voor van Europa of Enceladus, de waterrijke manen die in een baan rond Jupiter en Saturnus draaien, maar veel dichter bij hun ster zijn gebracht. In plaats van een ijzig oppervlak zouden ze grote waterdampenveloppen herbergen.

Vreemde dichtheden geven aanwijzingen
Dus, hoe hebben de astronomen deze waterwerelden ontdekt? De Hubble en de inmiddels gepensioneerde Spitzer-ruimtetelescopen leverden de gegevens. Toen de onderzoekers de gegevens bestudeerden, ontdekten ze iets ongewoons. Beide planeten zijn net iets groter dan de aarde. Maar ze zijn lang niet zo dicht als de aarde of andere bekende rotsachtige planeten. Ze zijn echter nog steeds dichter dan de gas- of ijsreuzen in het buitenste zonnestelsel. Hoe kan dat?

Co-auteur Björn Benneke van de Universiteit van Montreal zei:

We dachten eerder dat planeten die iets groter waren dan de aarde, grote ballen van metaal en steen waren, zoals opgeschaalde versies van de aarde, en daarom noemden we ze superaardes. We hebben nu echter aangetoond dat deze twee planeten, Kepler-138 c en d, heel verschillend van aard zijn en dat een groot deel van hun totale volume waarschijnlijk uit water bestaat. Het is het beste bewijs tot nu toe voor waterwerelden, een soort planeet waarvan door astronomen werd aangenomen dat ze al heel lang zou bestaan.

Waterwerelden, maar niet zoals de aarde
Hoewel de oceanen, net als op aarde, uit water bestaan, geloven de onderzoekers dat ze heel anders zijn dan onze eigen oceanen. Het bewijs suggereert dat ze aanzienlijk warmer zijn en onder zeer hoge druk staan. Er is misschien niet eens een scherpe grens tussen de top van de oceanen en de atmosfeer van de planeten. De atmosfeer van Kepler-138 d is bijvoorbeeld heet en bestaat waarschijnlijk uit stoom. Piaulet zei:

De temperatuur in de atmosfeer van Kepler-138 d ligt waarschijnlijk boven het kookpunt van water en we verwachten een dikke, dichte atmosfeer van stoom op deze planeet. Alleen onder die stoomatmosfeer zou er mogelijk vloeibaar water onder hoge druk kunnen zijn, of zelfs water in een andere fase die onder hoge druk voorkomt, een superkritische vloeistof genoemd .

Beide planeten draaien ook dicht bij hun ster en bevinden zich niet in de bewoonbare zone waar de temperaturen op rotsachtige planeten vloeibaar water zouden kunnen laten bestaan. Dit betekent vloeibaar water zoals we het gewend zijn, in meren of meer aardachtige oceanen. Maar omdat deze twee planeten veel dichter bij hun ster staan, is hun atmosfeer oververhit en dampig, met vloeibaar water dieper onder hoge druk.


Vergelijking van de inwendige structuren van de aarde en Kepler-138 d. Afbeelding via Benoit Gougeon (Universiteit van Montreal)/ Hubblesite .
2 andere planeten in het Kepler-138-systeem
Het Kepler-138-systeem bevat ook twee extra planeten.

Kepler-138 b is ook rotsachtig en nog kleiner, dicht bij de grootte van Mars, met een massa berekend op 0,07 keer die van de aarde. Kepler-138 e daarentegen is het verst van de ster verwijderd. Het bevindt zich net binnen de binnenrand van de bewoonbare zone en draait in 38 dagen om zijn ster. Astronomen weten nog niet precies hoe groot het is, maar de studie suggereert dat het groter is dan Kepler-138 b, met een massa van 0,43 keer die van de aarde. In tegenstelling tot de eerste drie planeten passeert zijn baan echter niet voor zijn ster, waardoor het moeilijker te bestuderen is. Het papier zegt:

De transits van Kepler-138 b, c en d worden gedetecteerd in de Kepler-lichtcurve, maar hoewel Kepler-138 e groter zou moeten zijn dan Kepler-138 b, wordt de transit niet gedetecteerd. We interpreteren dit als afkomstig van een waarschijnlijke niet-doorgaande configuratie van de baan van Kepler-138 e.

Over het algemeen laten de bevindingen zien dat niet alle superaardes rotsachtig zijn. Sommige, zoals Kepler-138 c en d, kunnen grotendeels uit water bestaan. En astronomen verwachten er meer te vinden, zoals Benneke opmerkte:

Naarmate onze instrumenten en technieken gevoelig genoeg worden om planeten te vinden en te bestuderen die verder van hun sterren verwijderd zijn, kunnen we veel meer van deze waterwerelden gaan vinden.

Kort gezegd: een internationaal team van astronomen zegt dat twee exoplaneten op 218 lichtjaar afstand echte waterwerelden zijn, met wereldwijde oceanen die 500 keer dieper zijn dan de oceanen van de aarde.

https://earthsky.org/space/water-worlds ... xoplanets/