Een primeur: het is de eerste exoplaneet die met behulp van Webb aan het licht is gebracht.

De James Webb-telescoop is nu al enkele maanden bezig om prachtige gedetailleerde ruimtefoto’s te maken. Maar Webb is onder andere ontwikkeld om een belangrijke rol te vervullen in de zoektocht naar bewoonbare ‘aardachtige’ exoplaneten. En de eerste stap is nu gezet. Voor het eerst hebben onderzoekers met behulp van Webb het bestaan van een rotsachtige exoplaneet bevestigd. Een mijlpaal.

LHS 475 b
De planeet, die de naam LHS 475 b heeft gekregen, bevindt zich relatief dichtbij de aarde, op slechts 41 lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Octant. De planeet is rotsachtig, nagenoeg even groot als de aarde en voltooit in slechts twee dagen een rondje rond zijn ster; een rode dwerg. Hiermee staat LHS 475 b dichter bij zijn moederster dan Mercurius bij de onze. Rode dwergsterren zijn echter een stuk koeler dan de zon. En dus zou het kunnen dat LHS 475 b, ondanks zijn korte omloopbaan, toch over een atmosfeer beschikt.

TESS
Overigens bestond het vermoeden dat LHS 475 b bestond, al wel. Zo ving planetenjager TESS enkele signalen op die suggereerden dat er rond de betreffende rode dwergster een planeet cirkelde. Het team gebruikte vervolgens Webb om het systeem nader te observeren. “Het lijdt geen twijfel dat de planeet bestaat. De nieuwe gegevens van Webb bevestigen dit,” zegt onderzoeker Jacob Lustig-Yaeger. “Het feit dat het ook nog eens een kleine, rotsachtige planeet is, is indrukwekkend voor het observatorium,” voegt teamlid Kevin Stevenson eraan toe.

Atmosfeer
Omdat Webb bijzonder krachtig en gevoelig is, is de telescoop niet alleen in staat om exoplaneten te identificeren, maar ook om een eventuele atmosfeer te karakteriseren. En dat is veelbelovend. Hierdoor kunnen onderzoekers de bewoonbaarheid van planeten bepalen en mogelijk zelfs tekenen van leven ontdekken. Om te achterhalen of LHS 475 b een atmosfeer heeft, analyseerde het team het zogenoemde transmissiespectrum. Maar op een sluitend antwoord zullen we nog even moeten wachten. “De verzamelde gegevens zijn prachtig,” zegt onderzoeker Erin May. “De telescoop is zo gevoelig dat hij gemakkelijk een reeks moleculen kan detecteren. We kunnen echter nog geen definitieve conclusies trekken over of de planeet daadwerkelijk over een atmosfeer beschikt.”

Het transmissiespectrum van de rotsachtige exoplaneet LHS 475 b. Een transmissiespectrum wordt vervaardigd wanneer sterlicht door de atmosfeer van een planeet wordt gefilterd terwijl het voor de ster langs beweegt. Elk van de 56 datapunten in deze grafiek vertegenwoordigt de hoeveelheid licht die de planeet van de ster blokkeert bij een andere lichtgolflengte. Zoals dit spectrum laat zien, heeft Webb geen detecteerbare hoeveelheid van een element of molecuul waargenomen. Vervolgwaarnemingen zijn daarom nodig om de aanwezigheid van kooldioxide – of een ander molecuul – aan het licht te brengen, of om te concluderen dat de planeet geen atmosfeer heeft. Afbeelding: NASA, ESA, CSA, Leah Hustak (STScI), Kevin B. Stevenson (APL), Jacob A. Lustig-Yaeger (APL), Erin M. May (APL), Guangwei Fu (JHU), Sarah E. Moran (University of Arizona)

Hoewel het team niet met zekerheid kan zeggen of de planeet een atmosfeer heeft, weten ze wel wat er in ieder geval niet is. “We kunnen enkele aardachtige atmosferen uitsluiten,” legt Lustig-Yaeger uit. “Het heeft bijvoorbeeld geen dikke, met methaan doorspekte atmosfeer vergelijkbaar met die van Saturnusmaan Titan.”

Koolstofdioxide-atmosfeer
In plaats daarvan zou het kunnen dat LHS 475 b helemaal geen atmosfeer heeft, of eentje die voor 100 procent uit koolstofdioxide bestaat. “Een koolstofdioxide-atmosfeer is zo compact, dat het erg moeilijk is om dit te detecteren,” vertelt Lustig-Yaeger. Vervolgwaarnemingen zijn nodig om beter onderscheid te kunnen maken tussen een zuivere koolstofdioxide-atmosfeer en helemaal geen atmosfeer. De onderzoekers zijn van plan om aankomende zomer aanvullende metingen te verrichten.

Webb onthulde ook dat de planeet een paar honderd graden warmer is dan de aarde. Als er tijdens vervolgwaarnemingen wolken worden gedetecteerd, zou dat kunnen betekenen dat LHS 475 b wel wat weg heeft van onze naaste buur Venus, die tevens een koolstofdioxide-atmosfeer heeft en door dikke wolken word omhuld.

De bevindingen laten zien dat het met Webb mogelijk is om planeten ter grootte van de aarde te lokaliseren die in een baan rond kleinere rode dwergsterren draaien. “De bevestiging van een rotsachtige planeet benadrukt de precisie van de instrumenten van de missie,” zegt Stevenson. “En het is pas de eerste van vele ontdekkingen die Webb zal doen.” Lustig-Yaeger is het daar roerend mee eens. “Met deze telescoop zijn rotsachtige exoplaneten de nieuwe grens,” zegt hij.

Vóór Webb richtten onderzoekers zich meestal op planeten die groter zijn dan Jupiter, omdat die makkelijker aan het licht te brengen zijn. Maar de bevestiging van het bestaan van de kleine, rotsachtige wereld LHS 475 b, zal ongetwijfeld de eerste van vele ontdekkingen zijn die onderzoekers zullen helpen bij het verder verkennen van planeten elders in ons Melkwegstelsel. “Deze eerste waarnemingsresultaten van een rotsachtige planeet ter grootte van de aarde, openen de deur naar het bestuderen van de atmosfeer van vele rotsachtige planeten met Webb,” stelt onderzoeker Mark Clampin. “Webb brengt ons steeds dichter bij een nieuw begrip van aardachtige werelden buiten ons zonnestelsel, en de missie is nog maar net begonnen.”