Er zijn in het universum planeten die zo extreem zijn dat ze onze verbeelding tarten. Geen ijs of water, maar metaaldampen en verdampt gesteente spelen hier een hoofdrol. Dankzij waarnemingen met ruimtetelescopen zoals James Webb en missies als TESS krijgen we steeds scherper zicht op deze kosmische ovens.
Hieronder staan tien van de heetste bevestigde exoplaneten. Waar mogelijk gebruiken we gemeten dagenzijde temperaturen (brightness temperature); anders een goed onderbouwde schatting zoals de evenwichtstemperatuur.
10. WASP-178b (ca. 2.200°C)
WASP-178b is een zogeheten ultra hete Jupiter: een gasreus die extreem dicht bij zijn ster staat. Met een temperatuur van ongeveer 2.200°C is het hier zo heet dat rotsen niet alleen smelten tot lava, maar zelfs kunnen verdampen tot gas.
Wetenschappers hebben in de atmosfeer aanwijzingen gevonden voor siliciummonoxide (SiO). Dat wijst op een soort steendamp, alsof de bouwstenen van zand en stenen als een gloeiende mist in de lucht hangen. Over de precieze chemie en hoe sterk dat signaal precies is, loopt nog discussie, maar het extreme karakter van deze atmosfeer staat buiten kijf.
9. MASCARA-1b (ca. 2.300°C)
Deze expolaneet is een extreme gasreus die rond een zeer hete ster cirkelt, wat resulteert in een temperatuur van ongeveer 2.300°C. Bij deze hitte gedraagt de atmosfeer zich totaal anders dan bij normale gasreuzen: complexe moleculen worden door de intense straling makkelijker uit elkaar getrokken, waardoor zwaardere elementen zoals metalen relatief lang gasvormig kunnen blijven.
Wat deze planeet extra interessant maakt, is de helderheid van de ster waar hij omheen draait. Daardoor is spectroscopie, het analyseren van sterlicht dat door de atmosfeer van de planeet schijnt, relatief goed uitvoerbaar. Zo kunnen astronomen de chemische vingerafdrukken van deze kosmische oven steeds scherper in kaart brengen.
8. WASP-18b (ca. 2.600°C, met hotspots hoger)
WASP-18b is een zwaargewicht: een gasreus die ongeveer tien keer zo massief is als Jupiter. De dagenzijde is verzengend heet, grofweg in de orde van 2.600°C, en recente analyses met de James Webb telescoop maakten zelfs een driedimensionale temperatuurkaart van de atmosfeer. Daaruit blijkt dat de hitte niet overal gelijk is.
De planeet heeft een duidelijke hotspot direct onder de ster. In zulke extreem hete zones kunnen watermoleculen gedeeltelijk uit elkaar vallen (thermische dissociatie). Tegelijk laten de data juist zien dat er wel degelijk water aanwezig is in de atmosfeer, alleen wordt het in de heetste gebieden als het ware uit elkaar getrokken en kan het aan koelere randen en richting de nachtzijde weer makkelijker “terug gevormd” worden.
7. WASP-103b (ca. 2.650°C)
Een van de meest bizarre exoplaneten die we kennen is WASP-103b. Door de enorme getijdenkrachten van zijn moederster is deze planeet waarschijnlijk niet mooi rond, maar zichtbaar vervormd. Dankzij de CHEOPS telescoop is die vervorming via een minuscule afwijking in de lichtcurve in kaart gebracht.
De mate waarin een planeet vervormt, gekoppeld aan het zogeheten Love getal, verklapt veel over de binnenkant. Hoewel WASP-103b groter is dan Jupiter, lijkt de interne structuur verrassend vergelijkbaar met die van onze eigen gasreus. Het is vooral een planeet die laat zien hoe sterk sterren een nabije gasreus letterlijk kunnen kneden.
Ook de getijdenwerking zelf is interessant. Bij dit soort systemen wordt vaak gezocht naar aanwijzingen voor baanverandering door getijdeninteractie. De huidige metingen leveren vooral beperkingen op, en toekomstige waarnemingen moeten uitwijzen hoe snel dit systeem in de loop der tijd daadwerkelijk evolueert.
6. WASP-33b (ca. 2.900°C)
Een klassieker onder de ultra hete Jupiters is expoplaneet WASP-33b. Deze planeet werd beroemd omdat er sterke aanwijzingen kwamen voor een stratosfeer, ook wel een temperatuurinversie genoemd. Waar het op aarde meestal kouder wordt naarmate je hoger komt, kan het op deze planeet juist heter worden in de bovenste lagen.
Dit soort inversies wordt vaak gekoppeld aan krachtige absorbers die sterlicht hoog in de atmosfeer opslokken. Bij WASP-33b wordt in verschillende studies gekeken naar de rol van zware elementen en metaalsoorten in die bovenlagen. Met een dagenzijde van ruwweg 2.900°C verandert de atmosfeer in een kolkende oven waar ionisatie en razendsnelle winden een chemisch laboratorium in de ruimte bouwen.
5. WASP-121b (meer dan 3.000 K, ruim 2.700°C)
WASP-121b is spectaculair door het extreme contrast tussen dag en nacht. Terwijl de dagenzijde boven de 3.000 K uitkomt, blijft de nachtzijde veel koeler. Dat enorme verschil zorgt voor een bizarre weercyclus op basis van metalen en mineralen in plaats van water.
In zulke omstandigheden kunnen stoffen als ijzer en andere zware elementen aan de hete kant gasvormig zijn, en aan de koelere kant condenseren tot exotische wolken. Populaire omschrijvingen spreken dan over metaalregen of zelfs “edelsteenwolken” (bijvoorbeeld korund), maar het nette statement is: de combinatie van temperatuurvelden en chemische modellen maakt condensatie van zware materialen aan de koelere kant aannemelijk, ook al kunnen we die regen niet direct filmen.
4. TOI-1518b (ca. 2.960°C)
Wederom een ultra hete Jupiter waarbij de grens tussen een normale planeet en een sterachtig atmosfeermodel vaag begint te worden. Met een gemeten dagenzijde temperatuur rond 2.960°C is de hitte zo extreem dat klassieke moleculen moeite hebben om stabiel te blijven.
Er zijn metingen die wijzen op het voorkomen van neutraal ijzer in de atmosfeer. Dat past bij het idee dat chemische verbindingen op de dagenzijde uiteen vallen tot losse atomen. Het resultaat is een wereld die, op atmosfeerniveau, eerder voelt als een gloeiende metaalmist dan als een gasreus in de vertrouwde zin.
3. WASP-189b (ca. 3.160°C)
WASP-189b behoort tot de meest extreme exoplaneten die met CHEOPS zijn bestudeerd. De planeet cirkelt rond een hete ster en bereikt aan de dagenzijde ongeveer 3.160°C. Dat is zo heet dat hij in het infrarood fel gloeit, bijna alsof hij zelf licht geeft.
Wat het systeem extra interessant maakt, is dat CHEOPS ook asymmetrie in de transitvorm heeft gemeten die wordt gekoppeld aan gravity darkening. Bij snel roterende sterren zijn de polen heter en helderder dan de evenaar, en dat beïnvloedt hoe de planeet langs de ster schuift en hoe we de energieverdeling interpreteren.
2. TOI-2109b (ca. 3.360°C)
TOI-2109b is een extreem geval van een planeet die bijna op de huid van zijn ster zit. Een volledig jaar op deze wereld duurt slechts 16 uur. Door die minimale afstand wordt de dagenzijde verhit tot ongeveer 3.360°C, waarmee TOI-2109b vaak als de nummer twee achter KELT-9b wordt genoemd.
Door de enorme getijdenkrachten is TOI-2109b ook een ideaal object om baanverval te bestuderen. Het idee is dat getijdeninteractie de baan op lange termijn kan laten krimpen. Dit systeem geldt als een van de beste kandidaten om dat effect steeds strakker te meten, en daarmee meer te leren over de uiteindelijke ondergang van ultra hete Jupiters.
1. KELT-9b (ca. 4.300°C)
De aller heetste planeet van allemaal is KELT-9b. Deze recordhouder verlegt de grenzen van wat wij een planeet noemen. Met een dagenzijde temperatuur van ongeveer 4.300°C is deze wereld heter dan veel sterren van het K type. Ter vergelijking: dat is slechts ongeveer 1.200 graden koeler dan het oppervlak van onze eigen zon.
Moleculen vallen volledig uiteen, waardoor metalen zoals ijzer en titanium niet als verbindingen, maar als losse atomen en ionen in de lucht zweven. KELT-9b wordt door astronomen daarom vaak behandeld als een object dat qua atmosfeer bijna sterachtig aanvoelt, zonder dat het zelf kernfusie draait.
De enorme hitte zorgt er bovendien voor dat de atmosfeer ontsnapt. In waarnemingen en modellen wordt dit beschreven als een uitstromende gaslaag, waardoor de planeet in concept soms met een komeetachtige staart wordt vergeleken.
