Astronomen meten voor het eerst magneetveld van verre reuzenplaneten

Al jaren vragen onderzoekers zich af hoe de magnetische velden van bepaalde soorten exoplaneten eruit zouden zien. Astronomen hebben nu voor het eerst een betrouwbaar antwoord.

De magnetische velden van planeten in ons zonnestelsel kunnen we rechtstreeks onderzoeken door er met een ruimtesonde langs te vliegen. Bij planeten die honderden lichtjaren verderop staan, is dat moeilijker. Jarenlang probeerden astronomen daarom radiosignalen op te vangen die dergelijke magneetvelden uitzenden, maar dat bleek lastig. Een groot deel van de radiogolven wordt door onze eigen atmosfeer geblokkeerd. Bovendien stralen planeten hun signaal in een smalle kegel uit. Wijst die net niet onze kant op, dan hoor je niks.

Tot nu toe bleef het dus grotendeels giswerk hoe sterk de magneetvelden van grote exoplaneten zijn. Sommige modellen voorspelden waarden tot honderden gauss (de meeteenheid voor de sterkte van een magneetveld), vele malen sterker dan dat van Jupiter. Andere kwamen op vrijwel niets uit.

Ultrahete Jupiters

Onderzoekers hebben nu een antwoord. In een studie in vakblad Nature Astronomy beschrijven ze hoe ze niet rechtstreeks naar magnetische velden zochten, maar naar het effect daarvan op de atmosfeer van zogenoemde ultrahete Jupiters. Dat zijn gasreuzen die extreem dicht bij hun moederster staan.

Deze categorie werd niet zomaar gekozen. Ultrahete Jupiters staan altijd met dezelfde kant naar hun moederster gericht, net als de maan altijd met dezelfde kant naar de aarde wijst. De dagkant van zo’n planeet bereikt temperaturen van duizenden graden Celsius. Aan de nachtkant kan het honderden of zelfs duizenden grader koeler zijn. Dat enorme temperatuurverschil creëert gigantische luchtstromingen die van de dag- naar de nachtkant blazen.

Normaal gezien zou je verwachten dat hoe heter een planeet is, hoe woester de wind waait. Maar als temperaturen heet genoeg zijn, worden atomen in de atmosfeer zoals natrium en kalium deels geïoniseerd, elektrisch geladen dus. Geladen deeltjes ‘voelen’ het magnetische veld van de planeet, dat als een soort rem werkt op de wind.

Leestip: Deze vreemde planeet ruikt naar rotte eieren

Precieze metingen

Door te kijken naar zeven van zulke ultrahete Jupiters, konden onderzoekers precies achterhalen hoe snel de wind blies op elke planeet. Bij de koelste planeet bedroeg de windsnelheid zo’n 7 kilometer per seconde. Bij het heetste exemplaar was dat slechts 2 kilometer per seconde.

Dat kan alleen verklaard worden door een magnetisch remeffect. Het laat ook meteen zien hoe sterk een magnetisch veld precies moet zijn. Uit de cijfers blijkt dat de magnetische velden van deze planeten slechts een sterkte van een paar gauss hebben. Dat is vergelijkbaar met het magnetisch veld van Jupiter. Dat is verrassend, want ultrahete Jupiters zijn meestal veel zwaarder dan de grootste planeet in ons zonnestelsel.

Daarmee vallen een aantal eerdere theorieën in duigen. Modellen die voorspelden dat hete reuzenplaneten honderden gauss zouden hebben, blijken het mis te hebben. Ook de extreme tegenpool, dat zulke planeten nauwelijks een magnetisch veld zouden hebben, klopt niet.

Waarom is dit zo’n grote stap?

Eerst en vooral is dit belangrijk omdat het de allereerste keer is dat astronomen op een betrouwbare manier een ondergrens en een bovengrens kunnen plaatsen op de magnetische velden van planeten buiten ons zonnestelsel.

Daarnaast verklaart het ook waarom al die jarenlange radiozoektochten zo weinig opleverden. Als de magneetvelden inderdaad maar een paar gauss bedragen, dan vallen de bijbehorende radiosignalen samen met de frequenties die door onze eigen atmosfeer worden geblokkeerd. Geen wonder dus dat we ze niet kunnen horen.

Maar misschien wel het belangrijkste: de manier waarop wetenschappers tot nu toe de sterkte van magneetvelden inschatten, blijkt ook te werken voor planeten in totaal andere omgevingen. Dat is goed nieuws voor iedereen die wil voorspellen hoe sterk het magnetisch veld van bijvoorbeeld een aardachtige rotsplaneet rond een andere ster zou zijn. En dat is op zijn beurt weer relevant voor de vraag of zo’n planeet bewoonbaar kan zijn, want een magnetisch veld beschermt een atmosfeer (en eventueel leven op een planeet) tegen de schadelijke straling van de moederster.

Schrijf je in voor de nieuwsbrief! Ook elke dag vers het laatste wetenschapsnieuws in je inbox? Of elke week? Schrijf je hier in voor de nieuwsbrief!

Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast: