De spanning maakt ons kapot. De volgende planeet in het TRAPPIST-systeem krijgt de JWST-behandeling

Het TRAPPIST-1-systeem is de meest opwindende groep exoplaneten die ooit door astronomen is ontdekt. Het systeem bevat zeven rotsachtige planeten die rond een zeer koele rode dwergster cirkelen op ongeveer 40 lichtjaar van de aarde. Veel planeten bevinden zich in de bewoonbare zone van de ster.

Met het vermogen van de James Webb Space Telescope om de atmosferen van verre planeten rond andere sterren te detecteren en te bestuderen, werd lang uitgekeken naar gegevens over TRAPPIST-planeten. Nu hebben astronomen gedetailleerde informatie vrijgegeven over de tweede planeet, TRAPPIST-1 c, die een Venusachtige wereld zou moeten zijn. In tegenstelling tot Venus kon JWST geen enkel spoor van een dikke atmosfeer van kooldioxide detecteren.

“Ik was een beetje verdrietig dat we geen dikke kooldioxide-atmosfeer zagen, maar ik ben vooral verbaasd dat JWST dit soort signalen überhaupt kan detecteren.” Dr. Laura Kreidberg op Twitter. Ze is de directeur van APEx (Exoplanet Atmospheric Physics) aan het Max Planck Instituut voor Astronomie in Duitsland, en co-auteur van Een nieuw artikel dat vandaag is gepubliceerd in het tijdschrift Nature. “We gaan echt het tijdperk in van het karakteriseren van rotsachtige exoplaneten!… Deze planeet heeft dezelfde grootte en uitstraling als Venus, maar zijn atmosfeer is *niet* zoals Venus. Het kan een dunne atmosfeer zijn zonder veel CO2, of het kan kale rots Zoals T1b [TRAPPIST 1 b]. “

In maart 2023 deelden astronomen JWST-gegevens over TRAPPIST-1 b, de binnenste planeet. De baanafstand is ongeveer een honderdste van de baanafstand van de aarde en bevindt zich dus niet binnen de bewoonbare zone van het systeem. JWST detecteerde helemaal geen atmosfeer, wat onverwacht was vanwege de helse omstandigheden om zo dicht bij de ster te zijn.

Alle planeten in het TRAPPIST-1-systeem zijn eerder waargenomen met behulp van de Hubble- en Spitzer-ruimtetelescopen en tot op heden zijn er geen atmosferische kenmerken gedetecteerd. Maar toch konden astronomen deze mogelijkheid niet uitsluiten. Met de infraroodmogelijkheden van JWST heeft het de mogelijkheid om “zware” moleculen zoals koolstofdioxide, zuurstof en methaan te detecteren, en kan het dus bepalen of de TRAPPIST-1-planeten al dan niet een atmosfeer hebben, en zo ja, wat ze zijn. gemaakt van. .

In een baan om zijn ster op een afstand van 0,016 AU (ongeveer 2,4 miljoen kilometer, 1,5 miljoen mijl), voltooit TRAPPIST-1 c één baan in slechts 2,42 aardse dagen. TRAPPIST-1 c is iets groter dan die van de aarde, maar heeft ongeveer dezelfde dichtheid, wat aangeeft dat het een rotsachtige samenstelling moet hebben. Een JWST-meting van het 15-micron mid-infraroodlicht uitgezonden door TRAPPIST-1 c geeft aan dat de planeet ofwel een blootliggend rotsachtig oppervlak ofwel een zeer dunne kooldioxide-atmosfeer heeft.

“We willen weten of rotsachtige planeten al dan niet atmosferen hebben”, zegt Sebastien Zeba, een afgestudeerde student van Max Planck en eerste auteur van het nieuwe artikel. In een persbericht van de NASA. In het verleden konden we alleen planeten bestuderen met een dikke, waterstofrijke atmosfeer. Met Webb kunnen we eindelijk op zoek gaan naar atmosferen die worden gedomineerd door zuurstof, stikstof en koolstofdioxide.”

Zieba en zijn team gebruikten het MIRI (medium infrarood JWST-instrument) om het TRAPPIST-1-systeem bij vier verschillende gelegenheden te observeren (op 27 en 30 oktober en 6 en 30 november 2022) toen planeet 1c achter de ster bewoog, een fenomeen dat bekend staat als als een secundaire eclips. . Door de helderheid wanneer de planeet zich achter de ster bevindt (alleen sterlicht) te vergelijken met de helderheid wanneer de planeet naast de ster staat (licht van de ster en planeet gecombineerd), kon het team de hoeveelheid midden-infraroodlicht berekenen op 15 micron golflengten die de planeet uitzendt.

NASA zei De hoeveelheid mid-infrarood licht die door een planeet wordt uitgestraald, is direct gerelateerd aan de temperatuur, die op zijn beurt wordt beïnvloed door de atmosfeer. Koolstofdioxide absorbeert bij voorkeur licht van 15 micron, waardoor de planeet bij deze golflengte zwakker lijkt. Wolken kunnen echter licht weerkaatsen, waardoor de planeet helderder lijkt en de aanwezigheid van koolstofdioxide wordt gemaskeerd.

Bovendien zou een intrinsieke atmosfeer van welke samenstelling dan ook de warmte van de dagzijde naar de nachtzijde herverdelen, waardoor de temperatuur aan de dagzijde lager zou zijn dan zonder atmosfeer. Omdat TRAPPIST-1c zo dicht bij zijn ster draait – ongeveer 1/50 van de afstand tussen Venus en de zon – wordt aangenomen dat hij getijdegebonden is, met de ene kant in eeuwigdurend daglicht en de andere in eindeloze duisternis.

“Onze resultaten komen overeen met het feit dat de planeet een kale rots is zonder atmosfeer, of dat de planeet een zeer dunne kooldioxide-atmosfeer heeft (dunner dan de atmosfeer op aarde of zelfs Mars) zonder wolken,” zei Ziba. “Als de planeet een dikke kooldioxide-atmosfeer had, zouden we heel ondiepe secundaire verduisteringen hebben waargenomen, of helemaal geen verduisteringen. Dit komt omdat de kooldioxide alle 15 micron licht zou absorberen, dus we zouden geen licht detecteren dat van de planeet.”

in hun krant, Het team zei dat “de afwezigheid van zware, CO₂– De rijke sfeer op TRAPPIST-1? c geeft een slechte, relatief vluchtige formatiegeschiedenis aan … Als alle planeten in het systeem op dezelfde manier zijn gevormd, duidt dit op een beperkte voorraad vluchtige stoffen voor potentieel bewoonbare planeten in het systeem. ”

Kreidberg zei op Twitter De hoeveelheid water bij de vorming van TRAPPIST-1 c zou minder zijn dan 10 aardse oceanen. “Dit kan wijzen op een patroon van planetaire vorming dat niet erg waterrijk is (hoewel het niet garandeert dat c op dezelfde manier zal zijn als exoplaneten)”, zei ze.

Later dit jaar, zei de NASA, zullen onderzoekers een vervolgsonde uitvoeren om de volledige banen van de TRAPPIST-1b- en TRAPPIST-1c-motoren te observeren. Dit zou het mogelijk maken om te zien hoe de temperatuur verandert van de dag- naar de nachtzijde van twee planeten en zou meer beperkingen opleveren voor het al dan niet hebben van atmosferen. Daarnaast zullen ook andere TRAPPIST-1-planeten worden waargenomen. Dus, blijf op de hoogte van de komende opwindende gegevensrelease.