Astronomen Ontdekken Dubbele Heliumstaarten Rond Exoplaneet WASP-121b Tijdens Volledige Baanmonitoring

Astronomen hebben de atmosferische verdamping van de exoplaneet WASP-121b, een zogenaamde 'ultrahhete Jupiter', nu volledig in kaart gebracht. Deze planeet bevindt zich op ongeveer 858 lichtjaar van de Aarde, in het sterrenbeeld Vela. Het onderzoek, uitgevoerd door wetenschappers van het Trottier Instituut voor Exoplanetenonderzoek (iREx) van de Universiteit van Montreal en de Universiteit van Genève, heeft een opmerkelijke structuur blootgelegd: twee heliumstaarten die zich van de planeet uitstrekken. De bevindingen werden op 8 december 2025 gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications, voortbouwend op onafgebroken observaties die eind 2025 werden verricht.

Om dit verdampingsproces minutieus te bestuderen, hielden de onderzoekers de planeet bijna 37 uur lang continu in het vizier met behulp van het NIRISS-instrument van de James Webb Ruimtetelescoop (JWST). Deze langdurige observatie stelde hen in staat om het verlies van atmosfeer vast te leggen over een volledige omloopbaan. WASP-121b staat bekend om zijn extreme atmosfeer; de omlooptijd bedraagt slechts 30 uur en de temperatuur loopt op tot circa 2300 graden Celsius (4200 graden Fahrenheit). Deze intense hitte zorgt ervoor dat lichte gassen, zoals waterstof en helium, de ruimte in verdampen, wat een directe invloed heeft op de grootte, samenstelling en de uiteindelijke evolutie van de planeet.

Romain Allard, hoofdonderzoeker van de Universiteit van Montreal, beschreef deze meting als een nieuw ijkpunt voor de exoplanetenwetenschap. Het leverde het meest gedetailleerde beeld op van atmosferische verdamping tot nu toe. Voorheen werden dergelijke fenomenen slechts vluchtig waargenomen tijdens transits. Het meest baanbrekende inzicht was de ontdekking dat het ontsnappende helium niet één, maar twee kolossale staarten vormt, die zich elk verder uitstrekken dan de helft van de omloopbaan van de planeet. Dit is werkelijk een staaltje van precisiewerk.

Eén van deze staarten volgt de planeet, weggeduwd door de straling van de ster en de zonnewind. De tweede staart lijkt echter voor de planeet uit te liggen, vermoedelijk aangetrokken door de zwaartekracht van de ster. Deze dubbele staarten zijn meer dan honderd keer groter dan de diameter van de planeet zelf. Dit fenomeen werpt serieuze vragen op over de huidige atmosferische modellen, aangezien bestaande simulaties deze complexe driedimensionale geometrie niet adequaat kunnen reproduceren. Vincent Bourrier van de Universiteit van Genève benadrukte dat deze waarnemingen de tekortkomingen van numerieke modellen blootleggen en de noodzaak van nieuwe fysische mechanismen voor het begrijpen van planetaire evolutie aantonen.

Deze ontdekking is cruciaal voor het beantwoorden van grotere vragen over hoe planeten zich ontwikkelen. Het roept de vraag op of dergelijke massa-verliesmechanismen gasreuzen kunnen transformeren in kleinere, Neptunus-achtige planeten, of zelfs in volledig gestripte, rotsachtige kernen. WASP-121b was al berucht vanwege zijn bizarre kenmerken, waaronder wolken van verdampt metaal en neerslag van robijnen en saffieren, wat een direct gevolg is van de extreme nabijheid tot zijn moederster. De ononderbroken monitoring vestigde een nieuw record voor de detectie van heliumabsorptie, waarbij bijna 60% van de baan van de planeet werd bestreken.

Dit succes illustreert de ongekende capaciteit van de JWST om de dynamiek van atmosferische verdamping nauwkeurig in kaart te brengen over grote afstanden en langere perioden. Deelnemers aan het onderzoek waren onder meer astronomen van de Universiteit van Genève (UNIGE), het Zwitserse PlanetS National Centre of Competence in Research, en het iREx van de Universiteit van Montreal (UdeM). Professor Lisa Dang van Waterloo merkte op dat het heliumsignaal een uitzonderlijke helderheid vertoonde tijdens de data-analyse. Dit soort observaties, voorheen slechts in flitsen tijdens transits zichtbaar, markeert nu een mijlpaal in het doorgronden van atmosferische dynamiek. Het zet wetenschappers aan het denken of de dubbele staartstructuur uniek is voor WASP-121b, of dat dit een veelvoorkomend verschijnsel is bij andere hete exoplaneten. Het vastleggen van dergelijke dynamische processen over een volledige omloopbaan is een significante technische triomf in de studie van exoplaneten.