Webb bevestigt zijn eerste exoplaneet

Onderzoekers hebben voor het eerst de aanwezigheid van een exoplaneet, een planeet rond een andere ster dan de zon, bevestigd met behulp van de NASA/ESA/CSA James Webb-ruimtetelescoop. Formeel geclassificeerd als LHS 475 b, is de planeet bijna even groot als de onze, met een diameter van 99% van de diameter van de aarde.

Bij de afbeelding: Artistieke impressie v/d exoplaneet LHS 475 b en zijn ster. Afbeelding: NASA, ESA, CSA, L. Hustak (STScI)

Het onderzoeksteam wordt geleid door Kevin Stevenson en Jacob Lustig-Yaeger, beiden van het Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory in Laurel, Maryland. Het team koos ervoor om dit doel met Webb te observeren na zorgvuldige beoordeling van gegevens van NASA's Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) (*) die wezen op het bestaan van de planeet.

Webb's Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) legde de planeet gemakkelijk en duidelijk vast met slechts twee transitwaarnemingen. “Het lijdt geen twijfel dat de planeet er is. Webb's ongerepte gegevens valideren het, 'zei Lustig-Yaeger. "Het feit dat het ook een kleine, rotsachtige planeet is, is indrukwekkend voor het observatorium", voegde Stevenson eraan toe.

"Deze eerste waarnemingsresultaten van een rotsachtige planeet ter grootte van de aarde openen de deur naar vele toekomstige mogelijkheden voor het bestuderen van de atmosfeer van rotsachtige planeten met Webb", beaamt Mark Clampin, directeur Astrophysics Division op het NASA-hoofdkantoor in Washington. "Webb brengt ons steeds dichter bij een nieuw begrip van aardachtige werelden buiten het zonnestelsel, en de missie is nog maar net begonnen."

Van alle werkende telescopen kan alleen Webb de atmosfeer van exoplaneten ter grootte van de aarde karakteriseren. Het team probeerde te beoordelen wat zich in de atmosfeer van de planeet bevindt door het transmissiespectrum te analyseren. Hoewel de gegevens laten zien dat dit een terrestrische planeet ter grootte van de aarde is, weten ze nog niet of deze een atmosfeer heeft.

"De gegevens van het observatorium zijn prachtig", zegt Erin May, ook van het Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory. "De telescoop is zo gevoelig dat hij gemakkelijk een reeks moleculen kan detecteren, maar we kunnen nog geen definitieve conclusies trekken over de atmosfeer van de planeet."

Bij de afbeelding: Exoplaneet LHS 475 b (NIRSpec transitlichtcurve). Afbeelding: NASA, ESA, CSA, L. Hustak (STScI), K. Stevenson, J. Lustig-Yaeger, E. May (Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory), G. Fu (Johns Hopkins University), and S. Moran (University of Arizona)

Hoewel het team niet kan concluderen wat aanwezig is, kunnen ze zeker zeggen wat niet aanwezig is. "Er zijn enkele aardse atmosferen die we kunnen uitsluiten", legt Lustig-Yaeger uit. "Het mag geen dikke, door methaan gedomineerde atmosfeer hebben, vergelijkbaar met die van de Saturnusmaan Titan."

Het team merkt ook op dat hoewel de planeet misschien geen atmosfeer heeft, sommige atmosferische samenstellingen, zoals een zuivere koolstofdioxide-atmosfeer, niet zijn uitgesloten. "Contra-intuïtief is een atmosfeer van 100% koolstofdioxide zoveel compacter dat het erg moeilijk wordt om te detecteren", zei Lustig-Yaeger. Het team heeft nog nauwkeurigere metingen nodig om onderscheid te kunnen maken tussen een zuivere kooldioxide-atmosfeer en helemaal geen atmosfeer. De onderzoekers zullen deze zomer aanvullende spectra verkrijgen met verdere waarnemingen.

Bij de afbeelding: Exoplaneet LHS 475 b (NIRSpec transmissiespectrum). Afbeelding: NASA, ESA, CSA, L. Hustak (STScI), K. Stevenson, J. Lustig-Yaeger, E. May (Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory), G. Fu (Johns Hopkins University), and S. Moran (University of Arizona)

Webb onthulde ook dat de planeet een paar honderd graden warmer is dan de aarde, dus als er wolken worden gedetecteerd, kunnen de onderzoekers concluderen dat de planeet meer op Venus lijkt, die een koolstofdioxide-atmosfeer heeft en voortdurend in dikke wolken is gehuld. "We lopen voorop bij het bestuderen van kleine, rotsachtige exoplaneten", zei Lustig-Yaeger. "We zijn nog maar net begonnen met het onderzoek van hoe zo’n atmosfeer eruit zou kunnen zien."

De onderzoekers bevestigden ook dat de planeet in slechts twee dagen een baan voltooit, informatie die bijna onmiddellijk werd onthuld door de precieze lichtcurve van Webb. Hoewel LHS 475 b dichter bij zijn ster staat dan welke planeet dan ook in het zonnestelsel, heeft zijn rode dwergster minder dan de helft van de temperatuur van de zon, dus de onderzoekers denken dat hij nog steeds een atmosfeer kan ondersteunen.

De bevindingen van de onderzoekers hebben de mogelijkheid geopend om planeten ter grootte van de aarde te lokaliseren die in een baan rond kleinere rode dwergsterren draaien. "Deze bevestiging van een rotsachtige planeet benadrukt de precisie van de instrumenten van de missie", zei Stevenson. "En het is pas de eerste van vele ontdekkingen die het zal doen." Lustig-Yaeger was het daarmee eens: "Met deze telescoop zijn rotsachtige exoplaneten de nieuwe grens."

LHS 475 b is relatief dichtbij in het sterrenbeeld Octans op slechts 41 lichtjaar afstand.

Vertaling: Jan Vyvey
Bron: Europees Ruimteagentschap (ESA)

(*) https://nl.wikipedia.org/wiki/TESS-ruimtetelescoop