Isotopen zijn verschillende vormen van hetzelfde atoom, maar met verschillende aantallen neutronen in de kern. Zo heeft koolstof met zes protonen ook meestal zes neutronen (koolstof-12), maar soms ook zeven (koolstof-13) of acht (koolstof-14). Dit verandert weinig aan de chemische eigenschappen van de koolstof, maar isotopen worden op een andere manier gevormd en reageren vaak net wat anders op de heersende omstandigheden. Isotopen worden daarom op veel verschillende onderzoeksterreinen gebruikt: van het opsporen van hart- en vaatziekten of kanker, het bestuderen van klimaatverandering, tot het bepalen van de ouderdom van fossielen en gesteentes.
Bijzonder
De sterrenkundigen van onder andere de Universiteit Leiden en de Universiteit van Amsterdam konden koolstof-13 onderscheiden van koolstof-12 omdat het straling absorbeert bij net iets andere kleuren. "Het is echt wel heel bijzonder dat we dit bij een exoplaneet, op zo’n grote afstand, kunnen meten", zegt de Leidse promovendus Yapeng Zhang, eerste auteur van het artikel.
De sterrenkundigen hadden verwacht dat ongeveer een op de zeventig koolstofatomen koolstof-13 zou zijn, maar bij deze planeet lijkt dat twee keer zoveel. Het idee is nu dat het hoge gehalte aan koolstof-13 ontstond tijdens de vorming van de exoplaneet.
Medeauteur Paul Mollière, voorheen postdoc in Leiden, nu werkzaam aan het Max Planck Instituut voor Astronomie in Heidelberg, Duitsland, legt uit: "De planeet staat meer dan honderdvijftig keer verder weg van haar moederster dan onze aarde van onze zon. Op zo'n grote afstand kan misschien ijs ontstaan met meer koolstof-13, waardoor we dit nu in de planeetatmosfeer terugzien."
Tekst gaat verder na animatie van istopen bij exoplaneten.
'Mijn exoplaneet'
De planeet zelf, TYC 8998-760-1 b, is pas twee jaar geleden ontdekt, ook door Leidse astronomen, onder leiding van promovendus Alexander Bohn, medeauteur van het artikel. "Machtig mooi dat deze ontdekking bij 'mijn' planeet is gedaan. Waarschijnlijk de eerste van vele."
Ignas Snellen, hoogleraar in Leiden en al jarenlang aanjager van dit onderwerp is vooral trots. "De hoop is nu dat isotopen in de toekomst verder gaan helpen om precies te begrijpen hoe, waar en wanneer planeten ontstaan. Dit is pas het begin."
Wetenschappelijk artikel
The 13CO-rich atmosphere of a young accreting super-Jupiter. Door: Yapeng Zhang, Ignas A.G. Snellen, Alexander J. Bohn, Paul Mollière, Christian Ginski, H. Jens Hoeijmakers, Matthew A. Kenworthy, Eric E. Mamajek, Tiffany Meshkat, Maddalena Reggiani, Frans Snik. Nature, 15 juli 2021. [origineel | gratis preprint (pdf)]
Cartoon over de vondst van koolstof-13 in de atmosfeer van een exoplaneet. In werkelijkheid analyseerden de sterrenkundigen vanachter hun bureau de spectra die ESO's Very Large Telescope in Chili maakte van exoplaneet TYC-8998 b. (c) Daniëlle Futselaar (Artsource)
English translation of this news item