Hubble vindt waterdamp in de atmosfeer van een kleine exoplaneet

Meld u aan voor de wetenschapsnieuwsbrief Wonder Theory van CNN. Verken het universum met nieuws over fascinerende ontdekkingen, wetenschappelijke vooruitgang en meer.

CNN
—

Astronomen gebruiken Hubble-ruimtetelescoop Ze ontdekten watermoleculen in de atmosfeer van een kleine, extreem hete exoplaneet 97 Lichtjaar van aarde.

De planeet, GJ 9827d genaamd, heeft ongeveer twee keer de diameter van de aarde en is volgens een nieuwe studie de kleinste exoplaneet waarvan is vastgesteld dat er waterdamp in de atmosfeer zit.

Water is essentieel voor het leven zoals wij dat kennen, maar het is onwaarschijnlijk dat de planeet enig leven zal herbergen vanwege de hoge temperaturen die de waterrijke atmosfeer in verzengende stoom zouden veranderen.

Astronomen moeten de ware aard van de atmosfeer van deze ongewone wereld nog ontdekken, maar deze ontdekking maakt de weg vrij voor verder onderzoek in hun zoektocht naar de oorsprong van planeten buiten ons zonnestelsel.

De bevindingen zijn verschenen in een rapport dat donderdag werd gepubliceerd Astrofysische dagboekbrieven.

“Water op een planeet die zo klein is, is een historische ontdekking”, zei co-auteur Laura Kreidberg, directeur van de afdeling Exoplanetaire Atmosferische Fysica van het Max Planck Instituut voor Astronomie in Heidelberg, Duitsland, in een verklaring. “Het komt dichter dan ooit bij het karakteriseren van werkelijk aardachtige werelden.”

De temperatuur van de planeet bereikt echter 427°C, waardoor het een stomende, onherbergzame en hete wereld is zoals Venus.

“Dit zal de eerste keer zijn dat we via atmosferische detectie rechtstreeks kunnen aantonen dat deze planeten met een waterrijke atmosfeer daadwerkelijk rond andere sterren kunnen bestaan”, zegt co-auteur van het onderzoek Björn Beneke, professor aan het Trottier Research Institute van de Universiteit van Montreal. Exoplaneten, in een verklaring. “Dit is een belangrijke stap in de richting van het bepalen van de prevalentie en diversiteit van atmosferen op rotsachtige planeten.”

Momenteel kan het onderzoeksteam niet zeggen of Hubble sporen van waterdamp heeft opgevangen in een gezwollen, waterstofrijke atmosfeer of dat de planeet een waterrijke atmosfeer heeft, omdat de gastster de oorspronkelijke waterstof-heliumatmosfeer van GJ 9827d heeft verdampt.

“Ons observatieprogramma, geleid door hoofdonderzoeker Ian Crosfield van (Universiteit van Kansas) in Lawrence, Kansas, was specifiek ontworpen met als doel niet alleen moleculen in de atmosfeer van de planeet te detecteren, maar ook specifiek naar waterdamp te zoeken.” “Beide uitkomsten zouden spannend zijn, of waterdamp nu dominant is of slechts een kleine soort in een door waterstof gedomineerde atmosfeer”, zegt hoofdonderzoeksauteur Pierre-Alexis Roy, een doctoraalstudent aan het Trottier Institute van de Universiteit van Montreal, in een verklaring. .

NASA's Kepler-missie De planeet die rond een rode dwergster in het sterrenbeeld Vissen draait, werd voor het eerst ontdekt in 2017. De exoplaneet voltooit elke 6,2 dagen één baan rond zijn gastster.

Astronomen observeerden planeet GJ 9827d gedurende elf transits, oftewel de keren dat de planeet tijdens zijn baan om de aarde voor zijn ster langs trok, gedurende een periode van drie jaar. Door sterlicht door de atmosfeer van de planeet te filteren, konden astronomen de signatuur van watermoleculen meten.

“Tot nu toe zijn we er niet in geslaagd de atmosfeer van een kleine planeet als deze rechtstreeks te detecteren. We komen nu langzaam in dit systeem terecht”, zegt Beinecke. “Op een gegeven moment, als we kleine planeten bestuderen, moet er een overgang waar geen waterstof meer is.” “Deze kleine werelden hebben een atmosfeer die lijkt op die van Venus (gedomineerd door koolstofdioxide).”

Een beter begrip van de atmosfeer van de planeet zou astronomen kunnen helpen precies te classificeren wat voor soort wereld GJ 9827d is. Momenteel heeft het team twee mogelijke theorieën.

De planeet is waarschijnlijk een mini-Neptunus, met een waterstofrijke atmosfeer die waterdamp bevat. Als dat zo is, is GJ 9827d waarschijnlijk op een grotere afstand van zijn moederster gevormd dan zijn huidige locatie, wat betekent dat de planeet koeler zou zijn geweest en dat er water in de vorm van ijs aanwezig zou zijn geweest (vergelijkbaar met Neptunus en Uranus, de verder weg gelegen planeten in de VS). ons zonnestelsel). .

Toen de planeet zijn ster naderde en werd blootgesteld aan meer stellaire straling, warmde het waterstof op en ontsnapte, of ontsnapt nog steeds, aldus de onderzoekers.

Of astronomen vermoeden dat GJ 9827d mogelijk een warmere versie is van Jupiters ijzige maan Europa, die een oceaan onder een dikke ijzige korst heeft. Beneke zei dat de planeet misschien half water en half steen is.

Water is een van de meest voorkomende moleculen die in het hele universum worden aangetroffen, en astronomen hebben de ontdekking van water al jaren als een groter onderdeel van de zoektocht naar buitenaards leven opgenomen.

“Het observeren van water is een toegangspoort tot het vinden van andere dingen”, zei co-auteur Thomas Green, een astrofysicus bij het NASA Ames Research Center in Silicon Valley, Californië, in een verklaring. “Deze Hubble-ontdekking opent de deur voor toekomstig onderzoek van dit soort planeten met de James Webb-ruimtetelescoop. Met aanvullende infraroodwaarnemingen kan de James Webb-ruimtetelescoop veel meer zien, inclusief koolstofhoudende moleculen zoals koolmonoxide, kooldioxide en Als we eenmaal een totale inventaris van de elementen van een planeet hebben, kunnen we ze vergelijken met de ster waar deze om draait en begrijpen hoe deze is ontstaan.

Astronomen hebben GJ 9827d al waargenomen met behulp van de Webb-telescoop om naar water en andere soorten moleculen te zoeken, en die gegevens zullen in de toekomst worden gedeeld.

“We kunnen niet wachten om te zien wat deze gegevens onthullen,” zei Kreidberg. “We hopen dat we de kwestie van de Waterrijken nu voor eens en voor altijd kunnen regelen.”