James Webb-ruimtetelescoop bevestigt voor het eerst het bestaan van een exoplaneet die lijkt op de aarde

Het onderzoeksteam besloot de Webb-telescoop van de NASA, de ESA en de Canadese CSA op dit doel te richten nadat het gegevens had bekeken van de Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) van de NASA. Die satelliet spoort exoplaneten op door hun transit te observeren, het feit dat ze voorbij hun ster trekken, waardoor het licht van die ster gedeeltelijk verduisterd wordt. De gegevens van TESS leken erop te wijzen dat er een exoplaneet aanwezig was, maar dat moest nog bevestigd worden.  

De Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) van de Webb-telescoop kon de planeet gemakkelijk en duidelijk vastleggen met slechts twee waarnemingen van een transit. 

"Het is zeker dat de planeet daar aanwezig is. De zuivere data van Webb bevestigen dat", zei Jacob Lustig-Yaeger van de Johns Hopkins University, een van de leiders van het team. 

"Het feit dat het daarenboven een kleine, rotsachtige planeet is, maakt het een  indrukwekkende prestatie van de telescoop", voegde zijn collega aan Johns Hopkins, Kevin Stevenson, daaraan toe. Stevenson is de andere leider van het onderzoeksteam. 

LHS 475 b heeft een diameter van 99 procent van die van de aarde en is dus bijna net zo groot als onze planeet. Dergelijke kleinere, rotsachtige planeten zijn moeilijker waar te nemen dan gas- of ijsreuzen als Jupiter en Neptunus. 

"Deze eerste waarnemingsresultaten van een rotsachtige planeet zo groot als de aarde openen de deur naar veel toekomstige mogelijkheden om de atmosferen van rotsachtige planeten te bestuderen met Webb", zei Mark Clampin, het hoofd van de afdeling astrofysica in het NASA hoofdkwartier in Washington. 

"Webb brengt ons dichter en dichter bij een nieuw begrip van aardachtige werelden buiten ons zonnestelsel en de missie is nog maar net begonnen." 

Van alle telescopen die momenteel in werking zijn, is Webb de enige die in staat is de atmosfeer van exoplaneten zo groot als de aarde te karakteriseren. Dat gebeurt door het transmissiespectrum te analyseren. Dat geeft weer welke golflengten van het licht geabsorbeerd worden door bepaalde moleculen als ozon, methaan, water of koolstofdioxide in de atmosfeer. 

Het team probeerde vast te stellen wat er in de atmosfeer van de planeet aanwezig was door het transmissiespectrum te analyseren, maar voorlopig is dat nog niet gelukt. Hoewel de gegevens aantonen dat het gaat om een terrestrische planeet met de grootte van de aarde, weet het team voorlopig nog niet of de planeet een atmosfeer heeft. 

"De data van de telescoop zijn prachtig", zei teamlid Erin May, eveneens van de Johns Hopkins University. "De telescoop is zo gevoelig dat hij gemakkelijk een gamma van moleculen kan vinden, maar we kunnen nog geen definitieve conclusies trekken over de atmosfeer van de planeet."   

Hoewel het team niet kan besluiten wat er zich in de atmosfeer bevindt, kan het met zekerheid zeggen wat er niet in aanwezig is. 

"Er zijn een aantal atmosferen van het terrestrische type die we kunnen uitsluiten", zei Lustig-Yaeger. "De planeet kan geen dikke door methaan gedomineerde atmosfeer hebben die lijkt op die van de Saturnus-maan Titan."

Het team merkt ook op dat, hoewel het mogelijk is dat de planeet geen atmosfeer heeft, er een aantal atmosferische samenstellingen zijn die niet uitgesloten zijn, zoals een atmosfeer volledig uit koolstofdioxide (CO2). "Hoewel het tegen de intuïtie indruist, is een atmosfeer van 100 procent koolstofdioxide zo veel compacter dat het zeer moeilijk wordt om die op te sporen", zei Lustig-Yaeger. 

Het team heeft dus nog preciezere metingen nodig om een onderscheid te kunnen maken tussen een volledig uit koolstofdioxide bestaande atmosfeer en helemaal geen atmosfeer. In de planning staat dat de onderzoekers deze zomer meer waarnemingen zullen kunnen doen, zodat ze bijkomende spectra zullen verkrijgen.

De Webb-telescoop onthulde ook dat de planeet enkele honderden graden warmer is dan de aarde. Dat betekent dat als er wolken worden gedetecteerd, de onderzoekers zouden kunnen besluiten dat de planeet meer op Venus lijkt. Die planeet heeft een koolstofdioxide-atmosfeer en is constant gehuld in dikke wolken. 

"We staan in de voorste gelederen van de studie van kleine, rotsachtige planeten", zei Lustig-Yaeger. "We zien nog maar het topje van de ijsberg van wat hun atmosferen zouden kunnen zijn." 

De onderzoekers bevestigden ook dat de planeet dicht bij haar ster staat en een volledige omloop afrondt in slechts twee dagen, informatie die bijna ogenblikkelijk onthuld werd door de precieze lichtcurve van Webb. Hoewel LHS 475 b dichter bij haar ster staat dan om het even welke planeet in ons zonnestelsel, is de rode dwerg waar ze om draait maar half zo warm als onze zon. Dat betekent dat de onderzoekers veronderstellen dat de planeet nog wel een atmosfeer zou kunnen hebben.   

De bevindingen van de onderzoekers openen de mogelijkheid om planeten die zo groot zijn als de aarde en rond kleinere rode dwerg-sterren cirkelen, precies te lokaliseren. 

"De bevestiging van de aanwezigheid van deze rotsachtige planeet onderstreept de precisie van de instrumenten van deze missie", zei Stevenson. "En dit is slechts de eerste van veel ontdekkingen die de missie zal doen." 

Lustig-Yaeger was het daarmee eens: "Met deze telescoop worden rotsachtige exoplaneten het nieuwe te ontginnen gebied." 

LHS 475 b staat redelijk dicht bij de aarde. De planeet bevindt zich in het sterrenbeeld Octant, op 41 lichtjaar van de aarde. 

De bevindingen van het team zijn voorgesteld op een persconferentie van de American Astronomical Society. Dit artikel is gebaseerd op een persbericht van de European Space Agency (ESA).