JWST kreeg ook zijn eerste directe spectrum van een object dat rond een ster in een ander zonnestelsel draait
Exoplaneet HIP 65426 b schijnt in vier verschillende golflengten in deze afbeelding van de James Webb Space Telescope. Paars staat voor 3 micrometer, blauw is 4,44 micrometer, geel is 11,4 micrometer en rood is 15,5 micrometer. De vorm van de planeet lijkt niet op een perfecte cirkel vanwege de optiek van de telescoop, met name de zeshoekige spiegel.
Dit is de eerste foto van een exoplaneet van de James Webb Space Telescope.
“We meten eigenlijk fotonen uit de atmosfeer van de planeet zelf”, zegt astronoom Sasha Hinkley van de Universiteit van Exeter in Engeland. Die lichtdeeltjes zien, “voor mij is dat heel opwindend.”
De planeet is ongeveer zeven keer de massa van Jupiter en ligt meer dan 100 keer verder van zijn ster dan de aarde van de zon, directe waarnemingen van exoplaneet HIP 65426 b show. Het is ook jong, ongeveer 10 miljoen of 20 miljoen jaar oud, vergeleken met de meer dan 4 miljard jaar oude aarde, rapporteren Hinkley en collega’s in een onderzoek dat op 31 augustus is ingediend op arXiv.org.
Die drie kenmerken — grootte, afstand en jeugdigheid — maakten HIP 65426 b relatief gemakkelijk te zien, en dus een goede planeet om de waarnemingscapaciteiten van JWST te testen. En de telescoop heeft opnieuw de verwachtingen van astronomen overtroffen (SN: 7/11/22).
“We hebben echt aangetoond hoe krachtig JWST is als instrument voor de directe beeldvorming van exoplaneten”, zegt exoplaneetastronoom en medeauteur Aarynn Carter van de Universiteit van Californië, Santa Cruz.
Astronomen hebben meer dan 5.000 planeten gevonden die rond andere sterren draaien (SN: 22-3-22). Maar bijna al die planeten werden indirect gedetecteerd, hetzij doordat de planeten met hun zwaartekracht aan de sterren trokken, hetzij door het sterrenlicht te blokkeren terwijl ze tussen de ster en het zicht van een telescoop kruisen.
Om een planeet direct te kunnen zien, moeten astronomen het licht van de ster blokkeren en het eigen licht van de planeet laten schijnen, een lastig proces. Het is al eerder gedaan, maar voor slechts ongeveer 20 planeten in totaal (SN: 13-11-08; SN: 14-3-13; SN: 22-7-20).
“Op elk gebied van de ontdekking van exoplaneten is de natuur erg genereus geweest”, zegt MIT-astrofysicus Sara Seager, die niet betrokken was bij de JWST-ontdekking. “Dit is het enige gebied waar de natuur niet echt doorkwam.”
In 2017 ontdekten astronomen HIP 65426 b en maakten er een direct beeld van met behulp van een instrument van de Very Large Telescope in Chili. Maar omdat die telescoop op de grond staat, kan hij niet al het licht van de exoplaneet zien. De atmosfeer van de aarde absorbeert veel van de infrarode golflengten van de planeet – precies de golflengten waar JWST uitblinkt in observeren. De ruimtetelescoop observeerde de planeet op 17 en 30 juli en legde zijn gloed vast in vier verschillende infrarode golflengten.
“Dit zijn golflengten van licht waarin we nog nooit eerder exoplaneten hebben gezien”, zegt Hinkley. “Ik heb letterlijk zes jaar op deze dag gewacht. Het voelt geweldig.”
Foto’s in deze golflengten zullen helpen onthullen hoe planeten zijn gevormd en waaruit hun atmosferen zijn gemaakt.
“Directe beeldvorming is onze toekomst”, zegt Seager. “Het is geweldig om de Webb zo goed te zien presteren.”
Hoewel het team de atmosfeer van HIP 65426 b nog niet in detail heeft bestudeerd, deed het dat wel meld het eerste spectrum – een meting van licht in een reeks golflengten – van een object dat om een andere ster draait. Het spectrum maakt een diepere blik in de chemie en atmosfeer van het object mogelijk, meldde astronoom Brittany Miles van UC Santa Cruz en collega’s op 1 september op arXiv.org.
Dat object heet VHS 1256 b. Het is zo zwaar als 20 Jupiters, dus het lijkt misschien meer op een overgangsobject tussen een planeet en een ster, een bruine dwerg genaamd, dan op een gigantische planeet. JWST vond bewijs dat de hoeveelheden koolmonoxide en methaan in de atmosfeer van de bol niet in evenwicht zijn. Dat betekent dat de atmosfeer in de war raakt, met winden of stromingen die moleculen van lagere diepten naar de top trekken en vice versa. De telescoop zag ook tekenen van zandwolken, een veelvoorkomend kenmerk in bruine dwergatmosferen (SN: 7/8/22).
“Dit is waarschijnlijk een gewelddadige en turbulente atmosfeer die gevuld is met wolken”, zegt Hinkley.
HIP 65426 b en VHS 1256 b zijn anders dan alles wat we in ons zonnestelsel zien. Ze zijn meer dan drie keer de afstand van Uranus tot hun sterren, wat suggereert dat ze op een totaal andere manier zijn gevormd dan meer bekende planeten. In toekomstig werk hopen astronomen JWST te gebruiken om kleinere planeten in beeld te brengen die dichter bij hun sterren staan.
‘Wat we zouden willen doen, is de aarde gaan bestuderen, nietwaar? We zouden heel graag dat eerste beeld willen hebben van een aarde die om een andere ster draait’, zegt Hinkley. Dat is waarschijnlijk buiten het bereik van JWST – planeten ter grootte van de aarde zijn nog steeds te klein om te zien. Maar een Saturnus? Dat is misschien iets waar JWST zijn aandacht op zou kunnen richten.
