We hebben zojuist het meest gedetailleerde beeld van de atmosfeer van een exoplaneet tot nu toe gekregen

WASP-39b, een gasreus op zo’n 700 lichtjaar afstand, bleek een schat van een exoplaneet te zijn.

Eerder dit jaar was WASP-39b het onderwerp Eerste ontdekking ooit van koolstofdioxide in de atmosfeer van een planeet buiten het zonnestelsel.

Nu heeft een diepgaande analyse van gegevens van de James Webb Space Telescope (JWST) ons een absolute goudmijn aan informatie opgeleverd: de meest gedetailleerde blik op de atmosfeer van een exoplaneet tot nu toe.

De bevindingen omvatten informatie over de wolken van WASP-39b, de allereerste directe detectie van fotochemie in de atmosfeer van een exoplaneet en een bijna volledige inventarisatie van de chemische inhoud van de atmosfeer die verleidelijke hints onthult van de vormingsgeschiedenis van de exoplaneet.

Deze epische ontdekkingen zijn gepubliceerd in vijf artikelen natuuren maakt de weg vrij voor de definitieve onthulling van de chemische handtekeningen van het leven buiten het zonnestelsel.

Deze vroege waarnemingen zijn een voorbode van nog meer verbazingwekkende wetenschap die met JWST komt. zegt astrofysicus Laura KreidbergDirecteur van het Max Planck Instituut voor Astronomie in Duitsland.

“We hebben de telescoop op de proef gesteld voor prestatietests en hij was bijna foutloos – zelfs beter dan we hadden kunnen hopen.”

Sinds de ontdekking van de eerste exoplaneten begin jaren negentig hebben we geprobeerd meer te weten te komen over deze werelden die rond buitenaardse sterren draaien.

Maar de uitdagingen waren groot. Exoplaneten kunnen heel klein en heel ver weg zijn. We hebben de meeste nog nooit gezien: we weten alleen van hun bestaan ​​op basis van hun invloed op hun gaststerren.

Een van die effecten treedt op wanneer een exoplaneet tussen ons en de ster passeert, een gebeurtenis die bekend staat als een transit. Hierdoor wordt het sterrenlicht iets gedimd; Periodieke dimgebeurtenissen duiden op de aanwezigheid van een object in een baan om de aarde. We kunnen zelfs de grootte van dit in een baan om de aarde draaiende object berekenen, op basis van de dim- en zwaartekrachteffecten op de ster.

En nog een ding kunnen we zeggen, op basis van de overdrachtsgegevens. Wanneer sterlicht door de atmosfeer van een passerende exoplaneet gaat, verandert het. Sommige golflengten in het spectrum zijn zwakker of helder, afhankelijk van hoe moleculen in de atmosfeer het licht absorberen en weer uitzenden.

Het signaal is zwak, maar met een telescoop die krachtig genoeg is en een reeks transits, kunnen de veranderende absorptie- en emissiekarakteristieken op het spectrum worden gedecodeerd om de atmosferische inhoud van een exoplaneet te bepalen.

JWST is de krachtigste ruimtetelescoop ooit gelanceerd. Met drie van zijn vier instrumenten verkreeg het gedetailleerde infraroodspectra van de ster WASP-39. Toen begonnen de wetenschappers de kleurcodes te analyseren.

Eerst was er een lijst met deeltjes in de atmosfeer van WASP-39b. In aanvulling op het bovenstaande KooldioxideDe onderzoekers ontdekten waterdamp, natrium en koolmonoxide. Er werd geen methaan gedetecteerd, wat betekent dat de metalliciteit van WASP-39b hoger is dan die op aarde.

Het onthult ook de overvloed van deze elementen. Met name de verhouding tussen koolstof en zuurstof geeft aan dat de exoplaneet zich verder van zijn gastheerster heeft gevormd dan zijn huidige nabije locatie, en een baan van vier dagen bezet. En modellerings- en observatiegegevens geven aan dat de hemel van de exoplaneet wordt bevolkt door gebroken wolken – niet van water, maar van silicaten en sulfaten.

Ten slotte onthulden de waarnemingen de aanwezigheid van een verbinding genaamd zwaveldioxide. Hier in het zonnestelsel, op rotsachtige werelden zoals Venus en Joviaanse maan AjoZwaveldioxide is het resultaat van vulkanische activiteit. Maar in de gaswerelden heeft zwaveldioxide een ander oorsprongsverhaal: het wordt geproduceerd wanneer waterstofsulfide door licht wordt afgebroken tot zijn samenstellende delen en de resulterende zwavel wordt geoxideerd.

De chemische reacties veroorzaakt door een foton staan ​​bekend als fotochemieen heeft implicaties voor de bewoonbaarheid, atmosferische stabiliteit en aerosolsamenstelling.

Voor alle duidelijkheid: het is onwaarschijnlijk dat WASP-39b bewoonbaar is voor het leven zoals we dat kennen om een ​​hele reeks redenen, inclusief maar niet beperkt tot zijn verzengende temperatuur en gassamenstelling, maar de ontdekking van fotochemie heeft implicaties voor studies van de atmosferen van andere werelden, en inzicht in de evolutie van WASP-39b zelf.

Planetaire wetenschappers bereiden zich al jaren voor om inzicht te krijgen in de atmosfeer die JWST naar verwachting zou bieden. Met de eerste gedetailleerde analyse van de atmosfeer buiten het zonnestelsel lijkt het erop dat de ruimtetelescoop zijn belofte gaat waarmaken.

Daarnaast bereiden de teams die bij dit onderzoek betrokken zijn documentatie voor zodat andere wetenschappers hun technieken kunnen toepassen op toekomstige JWST-waarnemingen van exoplaneten.

Met JWST kunnen we de handtekeningen van leven in de atmosfeer van een exoplaneet misschien niet detecteren – misschien is er een krachtigere telescoop nodig om dat niveau van fijne details weer te geven – maar met WASP-39b geanalyseerd, voelt die ontdekking nog spannender aan. .

gegevens zoals deze, zegt astronoom Natalie Batalha Van de Universiteit van Californië in Santa Cruz, “A Game Changer.”

De zoekopdracht wordt gepubliceerd natuur Het kan worden gelezen in voorgedrukte edities hierEn de hierEn de hierEn de hierEn de hier.