Yamila Miguel wint Pastoor Schmeitsprijs

Exoplaneetonderzoek spreekt tot de verbeelding van groot en klein. Het ultieme doel van veel astronomen in dit veld is het vinden van een bewoonbare planeet bij een andere ster, die lijkt op de aarde. In 2024 bestudeerde de mensheid voor het eerst een atmosfeer van een rotsplaneet buiten ons zonnestelsel.

Belangrijk theoretisch werk hiervoor werd gedaan door theoreticus Yamila Miguel. Met haar team besteedde zij jaren aan het uitstippelen en met computermodellen beschrijven van wat we te zien zouden kunnen krijgen, in onze prille zoektocht naar stenige planeten met atmosferen. Ze ontving daarvoor 28 mei 2025 de Pastoor Schmeitsprijs. Wat was dat theoretische werk dan precies? En hoe kwam ze daartoe?

‘Ik probeerde me voor te stellen wat voor een atmosfeer er zou kunnen zijn op een planeet met oceanen van gesmolten steen’

“Er zijn nog steeds zoveel dingen die we niet weten over andere planeten. Over exoplaneten, maar ook over planeten in ons eigen zonnestelsel. Ook al bestuderen we ons zonnestelsel al eeuwen, we weten nog steeds niet goed hoe planeten ontstaan, hoe planeten evolueren en hoe ze werken. We kennen kleine stukjes van het proces. Het is als een puzzel en we missen gewoon alle andere stukjes.”

“Ik wil begrijpen hoe planeten werken, van het binnenste helemaal tot en met de buitenste laag, de atmosfeer en de wisselwerking tússen die binnenste en de buitenste lagen van planeten. Ik doe dat door computermodellen te ontwikkelen op basis van wat we weten over planeetfysica. In ons zonnestelsel onderzoek ik grote planeten: reuzen zoals Jupiter, Saturnus, Neptunus en Uranus. Maar ik doe ook al vele jaren onderzoek naar exoplaneten. En dan juist de kleinere rotsachtige planeten en hoe die eruit zouden kunnen zien. Stenige planeten qua grootte zoals Aarde, Venus, Mars en Mercurius, heel anders dan de grote gasplaneten uit ons zonnestelsel.”

“Binnen het zonnestelsel hebben we al eeuwen observaties en er komt steeds meer data bij. Bij Jupiter is de Juno-missie zelfs ter plekke geweest. Met Juno in een speciale baan om Jupiter zagen we dat de baan niet precies overeenkomt met wat je volgens je theoretische model verwacht, als je uitgaat van een perfect symmetrische planeetvorm. Kleine afwijkingen verraadden ongelijkmatigheden in het binnenste. we opmaken dat de materie niet gelijk verdeeld was. Dat heb ik gebruikt om het binnenste van de planeet te modelleren. Op bepaalde plaatsen is meer materiaal verzameld dan op andere plaatsen. We hebben geleerd dat het materiaal dat zich in de kern van de planeet heeft verzameld ook een beetje wordt verdund door deze gasachtige omhulling, en dat wisten we vroeger niet. Vroeger dachten we dat de kern, bestaande uit gesteente en ijs, volledig gescheiden was van de gaslaag, maar nu weten we dat dat niet zo is, dat deze langzaam in elkaar overgaan. En dat verandert álles in het binnenste. Het heeft enorme consequenties voor wat er binnenin gebeurt. Hoe energie wordt getransporteerd en hoe materiaal wordt getransporteerd. Hoe de wisselwerking is tussen de atmosfeer en het binnenste van de planeet. Hoe de planeet is ontstaan en hoe deze zich heeft ontwikkeld.

Die data van Juno waren zó goed, dat we onze methoden moesten vernieuwen. Door onze methoden met die goede metingen in overeenstemming te brengen en te vernieuwen, konden we ze heel sterk verbeteren.”

“Het onderzoek naar het zonnestelsel is heel anders dan dat naar exoplaneten. In het zonnestelsel kunnen we er naartoe, en kunnen we er metingen doen, maar dan kijk je maar naar één object. De exoplaneten kunnen we niet bezoeken, maar we observeerden er al wel zo’n 6000 op afstand, hoewel niet allemaal rotsachtig. En als je een populatie met meerdere objecten hebt, is het makkelijker om de hiaten te begrijpen die je misschien over het hoofd zag toen je maar één van de paar objecten dicht bij ons bestudeerde. Daarom combineer ik graag dingen.”

“Ik ben een theoreticus, dus werk ik aan een beter begrip en een betere duiiding van waarnemingen, met computers en natuurkundige modellen. Daarvoor voed ik me met waarneemgegevens. Ik geloof dat de fysica van hoe planeten werken over het algemeen min of meer hetzelfde zou moeten zijn. Wel met natuurlijk wat verschillende effecten, afhankelijk van het geval.”

“Voor exoplaneten gebruik ik gegevens van de James Webb Space Telescope. Wat ik graag doe, is (reken)modellen in de computer uitvoeren. Zo probeer ik om de gegevens die we nu kunnen zien goed te begrijpen. Ik probeer de methoden en modellen en de informatie die we uit het ene onderzoek hebben verkregen, te koppelen aan het andere onderzoek. Een beurs die ik ontving van de European Research Council, kreeg ik ook speciaal om dit met elkaar te verbinden. Om dingen te leren van het zonnestelsel en die toe te passen op exoplaneten vice versa.”

“De steenachtige exoplaneten die we nu observeren, zijn totáál anders dan de rotsachtige in ons zonnestelsel. Ze zijn veel heter en veel ervan staan nog veel dichter bij hun sterren dan Mercurius bij de zon. Daaruit kunnen we nog niet afleiden of ons zonnestelsel uitzonderlijk is of niet. Want we zien nou eenmaal alleen die exoplaneten die we tot nu toe kunnen detecteren met de technologie die we nu hebben. De gegevens van de rotsachtige planeten die we wél hebben, blijken heel anders dan die van het zonnestelsel.”

Veel mensen die werken met rotsachtige planeten zijn geïnteresseerd in bewoonbare planeten zoals de aarde. Want dat is natuurlijk het uiteindelijke doel… We willen weten of er andere planeten zijn zoals de onze. Dat wil ik ook, het is niet dat ik daar helemaal niet in geïnteresseerd ben. Maar ik dacht: ‘Oké, van die hetere rotsachtige hebben we er honderden, we weten niet veel over ze, maar laten we déze observeren en leren over hun atmosferen, hun binnenste en hun evolutie en laten we kijken of dit ons iets kan leren over de andere, zoals de aarde, waar we meer in geïnteresseerd zijn.”

“Ik werk meer dan 10 jaar aan deze hetere rotsachtige exoplaneten. Toen ik begon wisten we van dit soort planeten nog niets behalve dat ze bestaan. Dus begin ik met een idee. Het idee dat deze planeten zo dicht bij hun sterren staan dat ze een magma-oceaan hebben. Met temperaturen van meer dan 2000 graden. Dan is al het gesteente op het oppervlak gesmolten. En dit gesteente wordt verdampt, waardoor de atmosfeer ontstaat. Als we ons magma voorstellen, opgebouwd uit bepaalde materialen, waar zou de atmosfeer dan uit opgebouwd zijn, en welke dingen zouden we eventueel kunnen waarnemen in zo’n atmosfeer? En wat zou er gebeuren als je andere gassen in die atmosfeer zou hebben, hoe zouden die reageren met de magma? Dat was allemaal puur theoretisch onderzoek. Ik baseerde in de computer de samenstelling van deze magma op onze kennis van planeten in het zonnestelsel. De aarde was ook ooit zo’n hete planeet op enig moment.”

“Omdat je met zo’n model een beter idee krijgt waar je naar kunt zoeken, wat je kunt aantreffen, konden we ook kansrijke voorstellen schrijven om waarneemtijd mee aan te vragen voor de James Webb Space Telescope. We konden met de modellen laten zien wat we zouden kunnen vinden, en zo kregen we waarneemtijd toegewezen om zulke planeten te observeren.”

“Afgelopen jaar hebben we met de James Webb dan ook de allereerste atmosfeer ooit van een rotsachtige exoplaneet gedetecteerd: die van 55 Cnc e. De Pastoor Schmeitsprijs is voor al het theoretische werk dat ik samen met mijn team heb gedaan om atmosferen van zulke planeten te begrijpen.”

“Het is heel spannend. Het is niet makkelijk om waarneemtijd op zo’n dure telescoop te krijgen. Je moet een panel beoordelaars overtuigen dat je er ook echt iets mee kan waarnemen, daarom zijn die modellen zo belangrijk. Die demonstreren overtuigend dat de data kennis gaan opleveren. Om waarneemtijd van JWST te krijgen is een kans van ongeveer 1 op 7. En we hebben ook nog data van andere planeten die we analyseren…

De data van 55 Cnc-e begrgijpen we nog niet volledig. Het is een veranderlijke planeet. Wat we zagen veranderde een paar weken verder, en dat proberen we te verklaren. Sommige dingen die we eerder publiceerden, observeren we nu verder. Zoals de aanwijzing dat er CO2 in de atmosfeer is. Daar zijn we niet helemaal zeker van. Het is ontzettend interessant om voor het eerst data te hebben over iets waar ik al zo lang aan werk. Het smaakt naar meer en ik ben ook betrokken bij andere voorstellen om planeten waar te nemen. Er komt dus nog veel meer data aan.”

‘Nu werk ik aan de ARIEL-missie die in 2030 zal vliegen en ik ben er al sinds 2016 mee bezig. Ariel is een exoplaneetmissie die zich uitsluitend richt op het observeren van atmosferen van exoplaneten. 100% exoplaneten, in tegenstelling tot de James Webb Space Telescope. We krijgen ook een kleine exclusieve observatieperiode. In het wetenschappelijke team van de missie ben ik de mede-hoofdonderzoeker voor Nederland.

“Nieuwsgierigheid, maar alle wetenschappers zijn nieuwsgierig, dat heb je nodig om wetenschapper te zijn. En geduld. Ruimtemissies, en hun hele traject van idee tot bruikbare missiedata, zijn vaak ook een kwestie van een lange adem. Maar je weet dat je dat doet voor de toekomstige generaties. Hoewel ik met Ariel hopelijk de resultaten zal zien, denken we nu ook bijvoorbeeld aan een missie naar Uranus. Daarheen gaan duurt zooo lang, ik weet dat als ik daaraan meewerk, ik niet eens zeker weet of ik met pensioen zal zijn wanneer de gegevens binnenkomen. Dus soms weet je dat je het voor toekomstige generaties doet. Maar mensen in het verleden hebben dit ook voor jou gedaan. De Juno-missie werd bijvoorbeeld in 2000 gepland, toen ik net begon met astronomie, dus sommige mensen werkten aan deze missie zodat ik met de gegevens kon werken. Zo gaat dat in de astronomie. Zo werkt deze wetenschap. Je leert omgaan met tijdschalen.”

“En ook om als gemeenschap te werken. Deze missies zijn zo duur dat je moet samenwerken met anderen. Landelijk, binnen je continent en zelfs daarbuiten, met ESA, NASA, JAXA en andere ruimtevaartorganisaties. En dat is iets moois wat astronomen doen. Ik hou van die manier van wetenschap bedrijven. In plaats van met anderen te concurreren, samenwerken aan hetzelfde doel.”

Yamila Miguel doceert als associate professor bij SRON en de Universiteit Leiden. Ze ontwikkelde de cursusmodule over exoplaneten aan de faculteit in Leiden, waar zij in 2023 ook ‘teacher of the year’ mee werd.

Zij ontving vooraanstaande beurzen. Van de Nederlandse organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) voor het onderzoek met Juno naar Jupiter, en van de European Research Council een ‘consolidator grant’ voor haar exoplaneetonderzoek. Zij kreeg in mei 2025 de Pastoor Schmeitsprijs.

Miguel is voor Nederland de hoofdonderzoeker in de ARIEL missie die – anders dan de James Webb Space Telescoop – uitsluitend exoplaneten gaat waarnemen, en in het bijzonder hun atmosferen.

Miguel promoveerde in februari 2011 aan de Universidad Nacional de La Plata in Argentinië, op een proefschrift met als titel ‘Un modelo determinista para la formación de sistemas planetarios’. Sinds 2018 is zij verbonden aan de Universiteit Leiden en sinds 2020 ook aan SRON.

De Pastoor Schmeitsprijs wordt eens in de drie jaar toegekend aan een of twee astronomen van de Nederlandse nationaliteit of volgens de Nederlandse wet ingezetene in Nederland, die in de voorafgaande vijf jaar een wetenschappelijke bijdrage heeft/hebben geleverd van uitzonderlijk belang, die ten tijde van het verschijnen van de publicatie van genoemde bijdrage de leeftijd van veertig jaar nog niet heeft/hebben bereikt of niet langer dan 12 jaar geleden het doctoraat heeft/hebben verworven.

Yamila Miguel ontvangt de prijs voor haar baanbrekende onderzoek op het gebied van planeetfysica. Ze verbindt op unieke wijze onderzoek aan planeten in ons eigen zonnestelsel met dat aan exoplaneten rondom andere sterren. Dit heeft belangrijke nieuwe inzichten opgeleverd, bijvoorbeeld over de opbouw van gasplaneten zoals Jupiter. Miguel is ook wereldwijd expert op het gebied van atmosfeerchemie van zogenaamde super-aardes, een klasse van planeten die in ons eigen zonnestelsel niet voorkomen. Haar modellen spelen een vooraanstaande rol in de interpretatie van de nieuwste data van de James Webb Space Telescope.