Met behulp van WASP-39b baant de James Webb-telescoop de weg voor kosmologen

Geplaatst in: 26/08/2022 – 17:32

De mensheid heeft nog niets ontdekt buiten ons zonnestelsel. Althans niet op een bepaalde manier. Waarnemingen van de James Webb Super Telescope (JWST) Gebracht, donderdag 25 augustus, sluitend bewijs. Voor het eerst werd koolstofdioxide gedetecteerd in de atmosfeer van een exoplaneet (dwz buiten het zonnestelsel).

Het gigantische oog van de nieuwe telescoop, die op 25 december 2021 werd gelanceerd, is in de buurt van ons melkwegstelsel op zoek gegaan naar sporen van koolstofdioxide.². Hij vond een deel ervan rond de planeet WASP-39b, die “slechts” 700 lichtjaar van de aarde verwijderd is. Het is bijvoorbeeld een paar blokken meer sterrenstof van huis dan een sterrenstelsel CEERS-93316 Het James Webb-instrument ontdekte begin augustus meer dan 13 miljard lichtjaar van de aarde.

Het eerste instrument dat koolmonoxide kan ‘zien’² In de lucht

“We betwijfelden of we uiteindelijk koolstofdioxide zouden vinden²maar het is altijd goed om bevestiging te krijgen dat de JWST ons in staat stelt om dit belangrijke molecuul in de atmosfeer van een exoplaneet te identificeren”, zegt Hannah Wakeford, een astrofysicus aan de Universiteit van Bristol, Lid van het internationale onderzoeksteam die de resultaten schreef van het kijken naar WASP-39b, dat op 29 augustus in Nature wordt gepubliceerd.

De Hubble-telescoop, de voorloper van de James Webb-telescoop, heeft het al mogelijk gemaakt om te observeren Wat in 2008 leek op koolstofdioxide² In de atmosfeer van een exoplaneet, Maar “er was maar één aanwijzing voor de aanwezigheid van koolstofdioxide”, merkt Jeremy Lecomte op, een astrofysicus aan de Purdue University die ook lid was van het team dat de WASP-39b-waarnemingen uitvoerde. “Daar, toen we de metingen zagen die door de JWST waren verzonden, was er potentiële twijfel”, voegt hij eraan toe.

“Tot nu toe hadden we simpelweg niet de tools om met zekerheid de aanwezigheid van kooldioxide te detecteren²“, legt Hannah Wakeford uit. De JWST is in feite het eerste observatie-instrument in de ruimte dat in staat is om specifieke golffrequenties in het infrarood te detecteren. Het is in dit specifieke gebied dat koolstofdioxide het licht blokkeert.” Elke molecuul absorbeert het licht op een andere manier, waardoor het een speciale signatuur krijgt op de meetwaarden van de telescoop”, legt Jeremy Lecomte uit.

Dit is niet de eerste keer dat kooldioxide is gebruikt² Het werd ontdekt in de atmosfeer van een exoplaneet. Het is ook de eerste bevestiging van het bestaan ​​van dit molecuul op een planeet WASP-39b, een gasreus vergelijkbaar met Jupiter, alle sterrenstelsels samen … inclusief ons zonnestelsel. In feite heeft ze het bestaan ​​van geen van hen op Jupiter of Saturnus kunnen bewijzen.

ko²Een zwakke indicator van leven in de ruimte.

Als we naar de aarde kijken, kan de ontdekking van deze koolstofdioxide op WASP-39b gemakkelijk leiden tot fantasieën over het bestaan ​​van leven. Dit komt door de uitstoot van kooldioxide op onze planeet² In de atmosfeer komen over het algemeen levende organismen. Het kan worden geproduceerd tijdens de afbraak van organisch materiaal of afkomstig zijn van de ademhaling van dieren.

Maar de vissers van buiten het land schikken hun netten met groene mannetjes. De aanwezigheid van koolstofdioxide² De atmosfeer van de planeet is in feite een zeer zwakke indicator van de aanwezigheid van leven”, benadrukt Hannah Wakeford. De atmosfeer van Venus is bijvoorbeeld verzadigd met koolstofdioxide terwijl ze rond een planeet draait die bijzonder vijandig staat tegenover alle vormen van leven. alleen vanwege de hoge temperatuur Oppervlaktetemperatuur (meer dan 400°C).

WASP-39b ervaart ook extreme temperaturen, in de buurt van 900 graden Celsius, in zijn atmosfeer. Waar komt koolstofdioxide vandaan?² ? “Het is het resultaat van een chemische reactie wanneer koolstof, waterstof en helium – alle elementen in de atmosfeer van deze exoplaneet – bij zeer hoge temperaturen worden gemengd”, bevestigt Jeremy het verhaal.

De heilige graal van ruimtearcheologen

De ontdekking van koolstofdioxide is echter essentieel voor astrofysici omdat het “een zeer goede indicator is om de geschiedenis van een planeet te begrijpen”, merkt Hannah Wakeford op. De aanwezigheid van dit molecuul geeft in de eerste plaats een “gevaarlijke indicatie dat de planeet een atmosfeer heeft”, wat lang niet het geval is voor alle planeten van het universum (in ons zonnestelsel heeft Mercurius geen atmosfeer). De atmosfeer bewaart chemische sporen van de hele geschiedenis van de planeet.

Dus de gegevens die door JWST zijn verzonden over de atmosfeer van WASP-39b – en in het bijzonder de concentratie van kooldioxide² – Het stelt ons wel in staat om een ​​eerste observatie te doen: deze planeet komt ergens anders vandaan. In feite is het momenteel heel dicht bij zijn ster – net als onze zon, volgens geïnterviewde experts – en “fysiek onmogelijk dat door daar te blijven, het zoveel koolstofdioxide zou hebben verzameld.”² en zuurstof in de atmosfeer”, benadrukt Hannah Wakeford. Voor haar zijn er geen 1001 mogelijkheden: WASP-39b heeft “elementen van koolstofdioxide” teruggewonnen² en zuurstof terwijl het zich verplaatst van zijn plaats van vorming naar zijn huidige locatie.’ Het blijft nu om de bron te kennen.

Deze eerste JWST-waarnemingen van de atmosfeer van een exoplaneet maakten het mogelijk om te bevestigen “dat het echt mogelijk is om dit soort detectie te doen en deeltjes zoals koolstofdioxide te vinden.²In dit opzicht is dit apparaat voor Hannah Wakeford al de langverwachte heilige graal van de ruimtearcheologie. Met een zeer ‘grondgerichte’ benadering zal het JWST de bedoeling zijn om locaties van tientallen en honderden exoplaneten te begrijpen hun formaties en, uiteindelijk, om erachter te komen hoe speciaal onze aarde in het universum is.