Het is de opmaat naar meer.

James Webb spotte de koolstofdioxide in de atmosfeer van de planeet WASP-39b. De planeet bevindt zich op zo’n 700 lichtjaar afstand van de aarde en cirkelt rond een zonachtige ster. De planeet is ietsje groter dan Jupiter, maar aanzienlijk lichter; de massa van WASP-39b is zo’n 75 procent kleiner dan die van onze Jupiter. Het betekent dat de planeet behoorlijk opgezwollen is. Dat komt deels doordat deze enorm heet is; op de planeet lopen de temperaturen op tot zo’n 900 graden Celsius. En dat is weer te herleiden naar de geringe afstand tussen WASP-39b en de moederster; de afstand tussen WASP-39b en de moederster is ongeveer acht keer kleiner dan de afstand tussen Mercurius (de binnenste planeet van ons zonnestelsel) en onze zon. Door die geringe afstand tot de moederster heeft WASP-39b ook niet zoveel tijd nodig om een rondje om de ster te voltooien; slechts iets meer dan 4 dagen.

Sijpelend sterlicht
Dat laatste komt goed van pas als je meer te weten wilt komen over de samenstelling van de atmosfeer van WASP-39b. Want daarvoor moet je de planeet bestuderen terwijl deze voor de ster langs beweegt (en dat doet WASP-39b dus regelmatig).

Tijdens zo’n planeetovergang sijpelt het licht van de ster door de atmosfeer. En die reis door de atmosfeer laat het licht niet onberoerd; onder invloed van de samenstelling van die atmosfeer verandert het spectrum van dat sterlicht. Of nauwkeuriger gezegd: het verandert de intensiteit van bepaalde kleuren van dat sterlicht (de kleurenwaaier van naast elkaar gelegen golflengtes noemen we een spectrum). Dat komt doordat verschillende gassen ook verschillende combinaties van licht absorberen. En een analyse van het spectrum van door de atmosfeer heen gereisd licht kan dan ook meer inzicht geven in de gassen die het licht onderweg is tegenkomen.

En zo’n analyse hebben onderzoekers nu dus, met behulp van waarnemingen van de James Webb-telescoop, uitgevoerd. En dat resulteert dus in de detectie van het eerste onweerlegbare bewijs voor koolstofdioxide in de atmosfeer van een exoplaneet.

Een artistieke impressie van WASP-39b. Afbeelding: NASA, ESA, CSA & J. Olmsted (STScI).

Opmaat naar meer
Het is de opmaat naar meer. Uiteindelijk is het namelijk de bedoeling dat James Webb de atmosfeer van nog veel meer planeten onder de loep gaat nemen. “Inzicht in de samenstelling van de atmosfeer van een planeet is belangrijk omdat het ons iets vertelt over de oorsprong van de planeet en hoe hij is geëvolueerd,” stelt onderzoeker Yamila Miguel. “Door deze kooldioxide-eigenschap te meten, kunnen we bepalen hoeveel vast en hoeveel gasvormig materiaal is gebruikt om deze gasreus te vormen,” licht collega Jean-Michel Desert toe. “In het komende decennium zal Webb dit soort metingen doen aan verschillende soorten planeten. Zo krijgen we meer inzicht in het vormingsproces van planeten en de vraag of ons eigen zonnestelsel uniek is.”

Hoewel het voor de hand ligt om daarbij in eerste instantie te kijken naar hete gasreuzen zoals WASP-39b – die regelmatig rond hun ster cirkelen en een flink opgezwollen atmosfeer atmosfeer hebben – hopen onderzoekers met behulp van James Webb op termijn ook de atmosfeer van kleine, rotsachtige planeten uit te gaan pluizen. De eerste waarnemingen van James Webb geven onderzoekers het vertrouwen dat dat ook wel gaat lukken. “De detectie van zo’n duidelijk signaal van koolstofdioxide op WASP-39b belooft veel goeds voor de detectie van atmosferen op kleinere, aardachtige planeten,” meent onderzoeker Natalie Batalha.

Over James Webb
De James Webb-telescoop is de opvolger van de beroemde Hubble-telescoop en is sinds een maand operationeel. Het is de krachtigste ruimtetelescoop die tot op heden is gebouwd en de verwachtingen omtrent deze telescoop zijn hooggespannen. Zo moet de telescoop in staat zijn om de eerste sterrenstelsels die kort na de oerknal ontstonden, te detecteren en zo meer inzicht te geven in de evolutie van het universum. Daarnaast zal de telescoop ook onderzoek gaan doen naar de totstandkoming van sterren en planeten, de jacht openen op aardachtige planeten en een nieuw licht werpen op de evolutie van sterrenstelsels. Bovendien zal de telescoop zoals gezegd de atmosfeer van tal van planeten buiten ons zonnestelsel gaan analyseren en zo meer inzicht geven in de (misschien wel biologische) processen die op die planeten spelen. In afwachting van al die grootse waarnemingen en ontdekkingen hebben we ons al regelmatig aan mooie beelden gemaakt door James Webb kunnen vergapen. Zo legde de telescoop recent Jupiter vast en zijn er ook al mooie beelden van de Carinanevel en het Karrenwielstelsel gemaakt.