Kooldioxide werd waargenomen in de atmosfeer van exoplaneten WASP-39 b door de James Webb Space Telescope

Een team van planetaire wetenschappers, waaronder Michael Lane, universitair hoofddocent aan de Arizona State University, heeft met behulp van de James Webb Space Telescope (JWST) koolstofdioxide gedetecteerd in de atmosfeer van een gasreus exoplaneet.

Deze ontdekking demonstreert de langverwachte mogelijkheden van JWST om de atmosferen van planeten buiten ons zonnestelsel te volgen en hun samenstelling en ontstaansgeschiedenis te onthullen. Deze bevindingen openen de deur naar de mogelijkheid om meer te weten te komen over de samenstelling van kleine, rotsachtige planeten waarvan wordt gedacht dat ze ook koolstofdioxide in hun atmosfeer hebben.

De bevindingen van hun bevindingen zijn aanvaard in het tijdschrift Nature met de titel “Bepaling van koolstofdioxide in de atmosfeer van een exoplaneet. Dit is de eerste geaccepteerde publicatie over waarnemingen van exoplaneten met behulp van JWST.

De gasreuzenplaneet WASP-39 b werd in 2011 ontdekt en draait om een ​​ster die lijkt op onze zon maar 700 lichtjaar verwijderd is. Zijn massa ligt dicht bij die van Saturnus en het duurt slechts vier dagen om één baan om zijn ster te voltooien, waardoor hij extreem heet is, ongeveer 1400 graden Celsius. Met WASP-39b en andere transiterende exoplaneten kunnen onderzoekers de atmosferen van deze werelden onderzoeken. Een transit is wanneer een planeet tussen de ster en de waarnemer passeert, waardoor het licht van de ster enigszins wordt gedimd.

Voor de studie gebruikten Laine, een universitair hoofddocent aan de School of Earth and Space Exploration, en het team de nabij-infraroodspectrometer (NIRSpec) van JWST om waarnemingen te doen van de planeet met verschillende golflengten of kleuren van licht zoals het is. Ze passeerde voor haar gastster. Dankzij deze waarnemingen, ook wel transitspectra genoemd, kon het team van onderzoekers precies bepalen waaruit de atmosfeer van de planeet bestaat.

“Ik voelde me als een kind in een snoepwinkel toen ik dit spectrum voor het eerst zag. Het feit dat we de voor de hand liggende hobbels en trillingen kunnen zien – wijs ernaar en zeg: ‘Hé, dat is koolstofdioxide, dat is waterdamp, whoa, hier is dat andere hobbel en ik weet niet wat het is!’ “- Het suggereert een enorm potentieel voor ontdekking in werelden buiten ons zonnestelsel. Het heeft de spelregels echt veranderd”, zei Lane.

Het begrijpen van de samenstelling van de atmosfeer van een planeet is belangrijk omdat het ons iets vertelt over de oorsprong van de planeet en hoe deze is geëvolueerd.

“CO2-moleculen zijn gevoelige fragmenten van het vormingsverhaal van de planeet”, zei Lane. “Door deze koolstofdioxidefunctie te meten, kunnen we bepalen hoeveel vaste stof (ijs rijk aan koolstof en zuurstof) versus hoeveel gasvormig (waterstof en helium) werd gebruikt om deze gasreuzenplaneet te vormen. In het volgende decennium zal JWST deze meting uitvoeren voor een verscheidenheid aan planeten, wat inzicht geeft in de details van hoe planeten worden gevormd en de uniciteit van ons zonnestelsel.”

De observatie van de NIRSpec-post van WASP-39 b is slechts een onderdeel van een groter onderzoek dat observaties van deze planeet omvat met behulp van meerdere instrumenten aan boord van de JWST, evenals observaties van twee andere transiterende planeten. De sonde, die deel uitmaakt van het Early Release Science-programma, is ontworpen om de onderzoeksgemeenschap van exoplaneten zo snel mogelijk te voorzien van robuuste gegevens over JWST.

“Het doel is om snel vroege wetenschappelijke release-opmerkingen te analyseren en open source-tools te ontwikkelen voor gebruik door de wetenschappelijke gemeenschap”, zegt Vivian Parmentier van de Universiteit van Oxford, co-auteur van de studie. “Hierdoor kunnen bijdragen van over de hele wereld worden geleverd en zorgt ervoor dat de best mogelijke wetenschap uit de komende decennia van waarnemingen komt.”

Line leidt samen met NASA-postdoctoraal collega Lewis Wilbanks en afgestudeerde student Lindsey Weiser, beide in de School of Earth and Space Exploration, de theoretische interpretaties van gegevens die voortkomen uit het Early Science Release-programma.

“Dit is een once-in-a-lifetime kans”, zei Wilbanks. “Voor het eerst in de geschiedenis van het vakgebied werken honderden mensen over de hele wereld samen om zoveel mogelijk van deze kostbare aantekeningen te leren.”

“Dit is nog maar het begin. We moeten de komende maanden en jaren veel datasets analyseren van dit programma – en vele andere”, zei Lane. “Ik probeer nog steeds in mijn hoofd te verwerken dat we eindelijk gegevens van JWST krijgen. Ik dacht dat ik deze gegevens tien jaar geleden als afgestudeerde student zou hebben gezien. Het was het wachten waard.”

Klik op de ASU-verbinding:
Kim Baptista, 707-479-0311, [email protected]

Over Arizona State University

Arizona State University heeft een nieuw paradigma ontwikkeld voor een Amerikaanse onderzoeksuniversiteit, waardoor een instelling is ontstaan ​​die zich inzet voor bereik, uitmuntendheid en impact. De Arizona State University meet zichzelf naar degenen die het omvat, niet naar degenen die het uitsluit. Als prototype voor een nieuwe Amerikaanse universiteit streeft de ASU naar onderzoek dat bijdraagt ​​aan het algemeen welzijn, en is de ASU primair verantwoordelijk voor de economische, sociale en culturele vitaliteit van de omliggende gemeenschappen.

Astrobiologie en astrochemie