Het is de eerste definitieve detectie van het broeikasgas op een planeet buiten het zonnestelsel
De James Webb Space Telescope vond tekenen van kooldioxide in de atmosfeer van de gasreus exoplaneet WASP-39 b (geïllustreerd, met zijn ster).
De James Webb Space Telescope heeft de eerste snuif kooldioxide gekregen in de atmosfeer van een planeet in een ander zonnestelsel.
“Het is onweerlegbaar. Het is daar. Het is er zeker”, zegt planetair wetenschapper en studiecoauteur Peter Gao van het Carnegie Institution for Science in Washington, DC. “Er zijn aanwijzingen voor koolstofdioxide in eerdere waarnemingen, maar nooit in die mate bevestigd.”
De bevinding, ingediend bij arXiv.org op 24 augustus, markeert het eerste gedetailleerde wetenschappelijke resultaat gepubliceerd van de nieuwe telescoop. Het wijst ook de weg naar het vinden van hetzelfde broeikasgas in de atmosfeer van kleinere, rotsachtigere planeten die meer op de aarde lijken.
De planeet, genaamd WASP-39b, is enorm en gezwollen. Het is iets breder dan Jupiter en ongeveer net zo massief als Saturnus. En het draait elke vier aardse dagen om zijn ster, waardoor het gloeiend heet wordt. Die kenmerken maken het een vreselijke plek om te zoeken naar bewijs van buitenaards leven (SN: 4/19/16). Maar die combinatie van een gezwollen atmosfeer en frequente passages voor zijn ster maakt het gemakkelijk waar te nemen, een perfecte planeet om de nieuwe telescoop op de proef te stellen.
James Webb, of JWST, werd gelanceerd in december 2021 en bracht zijn eerste afbeeldingen uit in juli 2022 (SN: 7/11/22). Gedurende ongeveer acht uur in juli observeerde de telescoop sterlicht dat door de dikke atmosfeer van de planeet sijpelde toen de planeet tussen zijn ster en JWST kruiste. Daarbij absorbeerden kooldioxidemoleculen in de atmosfeer specifieke golflengten van dat sterlicht.
Eerdere waarnemingen van WASP-39b met NASA’s inmiddels ter ziele gegane Spitzer-ruimtetelescoop hadden slechts een vleugje absorptie gedetecteerd op diezelfde golflengte. Maar het was niet genoeg om astronomen ervan te overtuigen dat koolstofdioxide er echt was.
“Ik zou niet meer dan een biertje, hooguit een sixpack, hebben ingezet op die vreemde, voorzichtige hint van kooldioxide van Spitzer”, zegt astronoom Nicolas Cowan van de McGill University in Montreal, die niet betrokken was bij het nieuwe onderzoek. De JWST-detectie daarentegen “is keihard”, zegt hij. ‘Ik zou mijn eerstgeborene niet verwedden omdat ik te veel van hem hou. Maar ik wed op een leuke vakantie.”
De JWST-gegevens lieten ook een extra beetje absorptie zien bij golflengten die dicht bij die van koolstofdioxide liggen. “Het is een mysterieus molecuul”, zegt astronoom Natalie Batalha van de Universiteit van Californië, Santa Cruz, die het team achter de waarneming leidde. “We hebben meerdere verdachten die we verhoren.”
Kooldioxide bult
Het lichtspectrum dat door de atmosfeer van exoplaneet WASP-39 b filtreerde, toont sterk bewijs dat het koolstofdioxide bevat. De grote bult in het midden van het spectrum laat zien dat de atmosfeer van de planeet licht absorbeerde met golflengten van ongeveer 4,3 micrometer – een duidelijk teken van CO2. Een kleinere bult (weergegeven als drie stippen boven de best passende lijn) links van de CO2ongeveer 4 micrometer, zou een mysteriemolecuul kunnen vertegenwoordigen.
Een spectrum van de atmosfeer van exoplaneet WASP-39b
De hoeveelheid koolstofdioxide in de atmosfeer van een exoplaneet kan details onthullen over hoe de planeet is gevormd (SN: 5/11/18). Als de planeet werd gebombardeerd met asteroïden, had dat meer koolstof kunnen binnenbrengen en de atmosfeer kunnen verrijken met koolstofdioxide. Als straling van de ster enkele van de lichtere elementen van de atmosfeer van de planeet zou wegnemen, zou deze ook rijker aan koolstofdioxide kunnen lijken.
Ondanks dat er een telescoop nodig is die zo krachtig is als JWST om het te detecteren, kan koolstofdioxide zich in de atmosfeer overal in de melkweg bevinden en zich in het volle zicht verbergen. “Kooldioxide is een van de weinige moleculen die aanwezig is in de atmosfeer van alle planeten van het zonnestelsel die een atmosfeer hebben”, zegt Batalha. “Het is je frontliniemolecuul.”
Uiteindelijk hopen astronomen JWST te gebruiken om koolstofdioxide en andere moleculen te vinden in de atmosfeer van kleine rotsachtige planeten, zoals die rond de ster TRAPPIST-1 (SN: 13-12-17). Sommige van die planeten, op precies de juiste afstand van hun ster om vloeibaar water vast te houden, zouden goede plekken kunnen zijn om naar tekenen van leven te zoeken. Het valt nog te bezien of JWST die tekenen van leven zal detecteren, maar het zal koolstofdioxide kunnen detecteren.
“Mijn eerste gedachte toen ik deze gegevens zag, was: ‘Wauw, dit gaat werken'”, zegt Batalha.
