Ground-based Observations of Exoplanet Atmospheres

Op 28 september 2011 is Ernst de Mooij gepromoveerd aan Sterrewacht Leiden van de Universiteit Leiden op zijn onderzoek naar de atmosferen van exoplaneten.

Een exoplaneet is een planeet die rond een andere ster dan de zon draait. Sinds de ontdekking van de eerste exoplaneet rond een zonachtige ster in 1995 zijn er al meer dan 500 planeten buiten ons zonnestelsel ontdekt. Ongeveer 150 van deze planeten komen tijdens de baan om hun ster een tijd tussen de Aarde en de ster te staan. Hierdoor wordt een klein gedeelte van het ster oppervlak verduisterd, waardoor we op Aarde de helderheid van de ster tijdelijk zien afnemen. Door deze afname gedurende de planeetovergang nauwkeurig te meten kan de grootte van de planeet worden bepaald. Ook als de planeet achter de ster langs beweegt, de secundaire eclips, zal de helderheid van het systeem afnemen doordat het licht afkomstig van de planeet dan geblokkeerd wordt door de ster. Deze afname van helderheid is veel kleiner.

Hete Jupiters zijn planeten ter grote van Jupiter die in een veel kleinere baan rond hun ster bewegen dan de baan van Mercurius rond de zon. Doordat ze zo dicht bij hun ster staan ontvangen ze veel sterlicht, waardoor hun oppervlakte temperatuur op kan lopen tot meer dan duizend graden Celsius. WASP-33b, de heetste die we op dit moment kennen, heeft een temperatuur aan de dagzijde van meer dan 3000 graden Celsius, net zo heet als sommige rode dwergsterren!

In zijn proefschrift presenteert hij voor deze en twee andere planeten waarnemingen van hun secundaire eclips in het nabije infrarood, waar ze het meeste van hun energie uitstralen. Deze metingen zijn allemaal met de William Herschel Telescope op La Palma gedaan.

Een atoom of molecuul kan heel efficient licht absorberen op specifieke golflengtes, waardoor het sterlicht hoger in de planeet atmosfeer kan worden geabsorbeerd. Hierdoor is de gemeten planeetstraal in deze spectraal lijnen groter. Door de veranderingen van de planeetstraal als een functie van golflengte te meten kan dus de samenstelling van de planeet atmosfeer worden bepaald. Voor de Super-Aarde GJ1214b heeft hij gedurende de planeetovergang metingen gedaan op verschillende golflengtes, van het zichtbare licht tot het nabije-infrarood, om naar deze veranderingen van planeetstraal te zoeken. De planeet lijkt iets groter te zijn in het blauwe licht, wat kan wijzen dat deze planeet een atmosfeer heeft die, net als in de Aardatmosfeer, het sterlicht in het blauwe licht meer verstrooit dan op langere golflengtes.

Tot slot heeft hij alle secundaire eclips waarnemingen uit de literatuur verzameld om een gemiddeld spectrum van een hete Jupiter te maken. Hierbij heeft hij ook gekeken naar de invloed van de planeetomgeving (zoals de hoeveelheid sterlicht die de planeet ontvangt en de variabiliteit van de ster) op het gemiddelde spectrum een hete Jupiter. Hieruit blijkt dat de variabiliteit van de ster een grotere invloed heeft op de planeet atmosfeer dan de hoeveelheid sterlicht die de planeet ontvangt.


Woensdag 28 september 2011, 11.15 uur
Sterrewacht Leiden, Universiteit Leiden
Academiegebouw
Rapenburg 67-73, Leiden
Promotor: Prof. dr. K.H. Kuijken
Co-promotor: Dr. I.A.G. Snellen