De James Webb-ruimtetelescoop heeft een van zijn eerste grote wetenschappelijke doelen bereikt die in 2017 werden aangekondigd. Infraroodinstrumenten hebben nu de atmosfeer rond een van de exoplaneten TRAPPIST-1 gedetecteerd.
James Webb volgde de verouderde Hubble-telescoop op, waarvan de enorme spiegel meer licht verzamelt dan welke voorgaande telescoop dan ook om beelden met een hoge resolutie te produceren, terwijl hij dankzij infrarooddetectie dieper in ruimte en tijd kan kijken. Over het geheel genomen is JWST van onschatbare waarde gebleken bij het verschaffen van nieuwe inzichten in de vroege geschiedenis van sterren, planeten en het universum zelf.
In 2017 ontdekten astronomen een buitengewoon systeem van zeven exoplaneten ter grootte van de aarde, die rond een nabijgelegen rode dwergster genaamd TRAPPIST-1 draaien, op slechts 40 lichtjaar afstand. Uiteraard begonnen wetenschappers zich af te vragen hoe deze fascinerende exoplaneten eruit zouden zien door de ogen van de nog te lanceren JWST. Het systeem werd al snel een van de eerste officiële wetenschappelijke doelen van de telescoop, met als doel de potentiële bewoonbaarheid van deze planeten te bestuderen.
Met behulp van een methode die transmissiespectroscopie wordt genoemd, heeft het nu een eerste glimp opgeleverd van de binnenste wereld van TRAPPIST-1b. Terwijl een planeet voor zijn gastster langs beweegt, gaat het licht door elke atmosfeer die aanwezig kan zijn, waardoor verschillende golflengten van licht in verschillende mate worden geblokkeerd, afhankelijk van de moleculen in de lucht. Door de spectra te analyseren kunnen astronomen de samenstelling van de atmosfeer bepalen en daaruit andere informatie afleiden, bijvoorbeeld of de planeet bewoonbaar is.
Het team vond geen tekenen van atmosferische activiteit in TRAPPIST-1b; de gedetecteerde spectra konden volledig worden toegeschreven aan stellaire activiteit. Deze bevinding komt overeen met andere Webb-waarnemingen eerder dit jaar, waarbij de temperatuur van de planeet werd gemeten en waaruit bleek dat een atmosfeer onwaarschijnlijk was. De mogelijkheid dat er een dunne atmosfeer bestaat die bestaat uit zuiver water, koolstofdioxide of methaan kan echter niet worden uitgesloten.
"Onze waarnemingen vonden geen bewijs van een atmosfeer rondom TRAPPIST-1b", zegt studieauteur Ryan MacDonald. ‘Dat vertelt ons dat de planeet een kale rots kan zijn met wolken hoog in de atmosfeer, of dat hij hele zware moleculen zoals kooldioxide kan hebben, die de atmosfeer te klein maken om te detecteren. Maar wat we zien is dat de ster beslist de grootste invloed heeft die onze waarnemingen domineert, en dat zal precies hetzelfde effect hebben op de andere planeten in het systeem.’
TRAPPIST-1b is in de eerste plaats een technische test van zijn interessantere buren – TRAPPIST-1d, e en f – die allemaal in een baan binnen de bewoonbare zone van de ster draaien. Onderzoekers zeggen dat het onderzoek hen helpt te begrijpen hoe ze rekening moeten houden met de hotspots, uitbarstingen en andere activiteiten van sterren die de atmosferische metingen kunnen beïnvloeden.
Het onderzoek werd gepubliceerd in The Astrophysical Journal Letters.