Voor het eerst hebben astronomen met de James Webb-ruimtetelescoop een beeld gemaakt van een exoplaneet. De telescoop blijkt zo goed te presteren dat hij in de toekomst op zoek kan gaan naar zaken als wolken op planeten.
De James Webb-ruimtetelescoop (JWST) heeft zijn eerste beelden van een buitenaardse wereld vastgelegd. En omdat de telescoop tien keer beter presteert dan verwacht, zullen we er in de toekomst nog wel meer te zien krijgen.
Astronomen hebben van slechts twintig exoplaneten directe beelden gemaakt, allemaal met telescopen op aarde. Maar omdat de atmosfeer van onze planeet een groot deel van de infrarode golflengten blokkeert, was het tot nog toe moeilijk om details te onderscheiden.
Gaan we buitenaards leven ontdekken op ijsmanen?
De ruimtevaartorganisaties NASA en ESA spenderen momenteel miljarden aan missies naar de ijsmanen rond de planeten Jupiter en Saturnus.
Jupitermassa’s
‘Tot op heden is de planeet met de laagste massa die we hebben kunnen waarnemen een wereld van ongeveer twee Jupitermassa’s’, zegt astrofysicus Sasha Hinkley van de Universiteit van Exeter in het Verenigd Koninkrijk. Nu hebben Hinkley en zijn collega’s de JWST gebruikt om een zogenaamde super-Jupiter, HIP 65426 b, in beeld te brengen. Deze planeet heeft een massa van ongeveer zeven Jupitermassa’s, en draait rond een ster op ongeveer 400 lichtjaar van de aarde. Het team legde de exoplaneet vast in een golflengtebereik en met een precisie die voorheen onmogelijk waren.
‘Wat we van deze waarnemingen weten, is dat JWST die gevoeligheidsdrempels gaat verbrijzelen’, aldus Hinkley. Toekomstige waarnemingen moeten tot ver onder de massa van Jupiter kunnen duiken, zegt hij. ‘We kunnen nu planeten zien die analoog zijn aan ijsreuzen in ons eigen zonnestelsel. Dat kunnen objecten zijn vergelijkbaar met Saturnus, of misschien zelfs Neptunus als we geluk hebben.’
Jong en heet
HIP 65426 b is relatief jong en heet, wat betekent dat hij gemakkelijker in beeld te brengen is. Hij was al eerder waargenomen door telescopen op de grond, en daarom gebruikten de onderzoekers de planeet om de exoplaneet-prestaties van JWST te testen. Ze ontdekten dat JWST tien keer beter presteerde dan verwacht, en veel gevoeliger is dan eerdere telescopen.
‘We hebben een uitstekende gevoeligheid met JWST, zodat we echt zwakke objecten kunnen zien, vooral als ze wat verder van de ster staan’, zegt astronoom en teamlid Beth Biller van de Universiteit van Edinburgh.
De telescoop was ook bijzonder nauwkeurig bij het meten van veranderingen van de helderheid van de exoplaneet. ‘Variabiliteit in helderheid betekent dat er iets vergelijkbaars aan wolken te vinden is, dus een vorm van weer, op deze exoplaneten. Dit betekent dus waarschijnlijk dat JWST gevoelig genoeg is om te zoeken naar zaken als wolken’, zegt Hinkley.
Breed spectrum
Het team legde de planeet vast in een reeks verschillende infrarode golflengten, van het nabije infrarood dat in eerdere beelden was gebruikt tot midden-infrarode golflengten die nog nooit eerder waren gebruikt. ‘Door deze planeten over zo’n breed spectrum aan golflengten te observeren, hebben we meer informatie’, zegt Hinkley. ‘We hebben meer informatie over de chemische samenstelling van de atmosfeer. Dat is heel belangrijk, want als we begrijpen waar deze planeten van gemaakt zijn, wat hun chemische bestanddelen zijn, kan dat ons iets vertellen over hun ontstaansproces.’
Het in beeld brengen van HIP 65426 b is lastig, omdat hij zo dicht bij zijn gastster draait, wat een groot contrast in helderheid oplevert. Hinkley en zijn team gebruikten een coronagraaf, die het licht van de ster blokkeert, zodat ze het beeld van de planeet over een reeks golflengtes konden bekijken. De planeet ziet er een beetje anders uit, afhankelijk van welke van de twee infraroodinstrumenten van JWST, NIRCam en MIRI, werden gebruikt. Dat komt door de manier waarop deze apparaten de beelden verwerken, zegt Biller. Enkele van deze verschillende beelden zijn in de afbeelding hierboven te zien.
Omdat er zoveel vraag is naar JWST om verschillende astronomische objecten waar te nemen, is het eigenlijk niet het optimale apparaat om exoplaneten in beeld te brengen, zegt astronoom Michael Merrifield van de Universiteit van Nottingham in het Verenigd Koninkrijk. ‘Maar JWST is zo’n grote sprong voorwaarts dat ik denk dat hij ons waarschijnlijk naar gebieden zal brengen waar we nog nooit geweest zijn.’
Exo-Aarde
Al zijn er natuurlijk grenzen. Exoplaneten staan zo ver van de aarde, en zijn zo moeilijk in beeld te brengen dat JWST geen hogeresolutiefoto’s kan maken die lijken op planeten in ons eigen zonnestelsel. Hinkley hoopt echter dat de lessen van JWST uiteindelijk zullen leiden tot een telescoop die een glimp kan opvangen van een planeet ter grootte van de aarde rond een andere ster. ‘Uiteindelijk willen we op een dag een beeld krijgen van een exo-aarde’, zegt hij.
