James Webb heeft eindelijk meer duidelijkheid geschept over de mysterieuze exoplaneet WASP-43b. Belangrijkste conclusie: aan de kant van de planeet waar het altijd nacht is, blijkt geen methaan te zijn zoals altijd werd gedacht. Door de extreem harde wind is er vermoedelijk te weinig tijd om methaan te vormen.
Dat schrijven wetenschappers uit onder meer Leiden en Amsterdam in Nature. Met de beroemde ruimtetelescoop volgden ze WASP-43b en zijn ster een heel planetair jaar. Dat stelt op de exoplaneet overigens niet zo veel voor: in 19,5 uur draait hij een rondje rond zijn ster.
284 lichtjaar hiervandaan
Wat we verder weten van WASP-43b: hij draait rond een ster die WASP-43 is gedoopt en op 284 lichtjaar van de aarde staat. De exoplaneet is ongeveer even groot als Jupiter, maar het is er veel heter. Slechts één keer eerder is er een planeet gevonden die nog dichter rond zijn ster draait.
Op de ene helft van WASP-43b is het altijd dag en op de andere helft altijd nacht. Dat er aan de permanent lichte dagzijde geen methaan is, was al bekend. Het is er met 1250 graden veel te heet voor het gas. Maar aan de donkere nachtkant is het een ‘aangename’ 600 graden, wat wel een geschikte temperatuur zou moeten zijn voor methaan. Het is er echter niet aangetroffen en de wetenschappers denken dat dat komt door de extreem harde wind. Die raast namelijk met snelheden tot 7500 kilometer per uur over de planeet. Daardoor is er niet genoeg tijd om zo veel methaan te vormen dat het detecteerbaar is.
Animatie van een jaar op exoplaneet WASP-43b. Beeld: T. Müller/MPIA/HdA
Overal waterdamp
Wat wel aan beide kanten van de planeet aanwezig blijkt, is waterdamp. De Hubble had al water aan de dagzijde gevonden, maar de nachtkant was te donker voor die telescoop. James Webb kon wel water detecteren aan de donkere zijde. “Het is verbazingwekkend dat we nu de koude, donkere kant van exoplaneten kunnen onderzoeken”, vertelt onderzoeker Nicolas Crouzet van de Universiteit Leiden in een persbericht. “Dat geeft ons een veel breder zicht op hun atmosferen en helpt echt te begrijpen wat daar gebeurt. We hebben deze waarneming jarenlang voorbereid en we zijn enthousiast over alles wat we ervan kunnen leren.”
Voor het eerst
Het was dus een heel avontuur om te kunnen bepalen of er op de exoplaneet water is of hoe warm het er is. Het is zelfs voor het eerst dat onderzoekers zo duidelijk de temperatuur en de samenstelling van de atmosfeer van een exoplaneet konden bepalen. En dat lukte alleen door het superscherpe MIRI-instrument van James Webb, waarmee ze de heel zwakke emissie van de planeet konden opvangen. Ze hopen nu op dezelfde manier meer exoplaneten in kaart te kunnen brengen en als er nog betere ruimtetelescopen beschikbaar komen, gaan ze ook de atmosfeer verkennen van exoplaneten die meer op de aarde lijken.
Een nieuw tijdperk
Onderzoeker Jean-Michel Désert van de Universiteit van Amsterdam vindt de bevindingen een hoogtepunt van verwachting en verwondering. “Het is zo’n reis geweest vanaf het moment dat we de fasekromme-observatie ontwierpen tot de adembenemende 3D-kaart van deze planeet. Naar mijn mening betekent deze waarneming een nieuw tijdperk in onze verkenning van exoplaneetatmosferen.”
MIRI staat voor Mid-Infrared Instrument en het is speciaal ontwikkeld om straling in het mid-infrarood te kunnen detecteren, oftewel op golflengtes van enkele micrometers. Het onderdeel van de James Webb-telescoop is ongeveer duizend keer scherper dan de beste telescopen op aarde en nog altijd honderd keer beter dan de huidige ruimtetelescopen. Dat komt onder meer doordat MIRI vacuüm wordt gehouden en een eigen koelsysteem heeft. Het instrument kan dwars door stofwolken heen kijken, wat het mogelijk maakt om zelfs kleine, zwakke objecten in detail te bestuderen. Doel is om de geschiedenis van stervorming, de groei van zwarte gaten en het ontstaan van planeten te onderzoeken. En MIRI heeft een Nederlands tintje. NASA en ESA werkten voor de ontwikkeling ervan samen met een aantal Europese instellingen. Zo is de MIRI-spectrometer tot stand gekomen door de Nederlandse Onderzoekschool voor Astronomie (NOVA).
