Hubble ziet waterdamp in de atmosfeer van een kleine exoplaneet

De dampwereld kan een model zijn voor waterige planeten in onze Melkweg

De zoektocht naar leven in de ruimte gaat hand in hand met de zoektocht naar water op planeten rond andere sterren. Water is een van de meest voorkomende moleculen in het universum en is vereist voor al het leven op aarde. Water fungeert als oplosmiddel door stoffen op te lossen en belangrijke chemische reacties in dierlijke, plantaardige en microbiële cellen mogelijk te maken. Het is veel beter dan andere vloeistoffen.

Astronomen zijn geïntrigeerd als exoplaneten bewijs van waterdamp vinden. Het nieuwste doelwit is de planeet GJ 9827d, die mogelijk een waterige atmosfeer om zich heen heeft. Met een diameter van niet meer dan tweemaal de diameter van de aarde is deze planeet een voorbeeld van waterige werelden elders in onze Melkweg. Maar ben niet van plan onroerend goed te kopen in GJ 9827d. Er is hitte als een planeet VenusOp 800 graden Fahrenheit. Het zorgt voor een stomende wereld.

Dit is een artistieke weergave van GJ 9827d, de kleinste exoplaneet waarbij atmosferische damp is gedetecteerd. Deze planeet is een voorbeeld van mogelijke planeten met een waterige atmosfeer elders in onze Melkweg. De planeet, die slechts tweemaal de diameter van de aarde heeft, draait rond de rode dwergster GJ 9827. De twee binnenplaneten in het systeem bevinden zich aan de linkerkant. Er wordt geprojecteerd dat de achtergrondsterren zichtbaar zijn voor het blote oog als we naar onze zon kijken. De zon is te zwak om te zien. Regulus is de blauwe ster rechtsboven; De gele ster onder het midden is Tenebola; De blauwe ster rechtsonder is Spica. Links staat Leeuw en rechts Maagd. Beide sterrenstelsels zijn 97 lichtjaar verwijderd van het perspectief van onze aarde. Krediet: NASA, ESA, Leah Hustak (STScI), Ralf Crawford (STScI)

De Hubble-ruimtetelescoop detecteert waterdamp in de atmosfeer van een kleine exoplaneet

Astronomen hebben met behulp van NASA's Hubble-ruimtetelescoop de kleinste exoplaneet ooit waargenomen met damp in de atmosfeer. Met slechts ongeveer tweemaal de diameter van de aarde is planeet GJ 9827d een voorbeeld van mogelijke planeten met een waterige atmosfeer elders in onze Melkweg.

‘Dit is de eerste keer dat we met atmosferische detectie rechtstreeks hebben aangetoond dat deze planeten met een waterrijke atmosfeer daadwerkelijk rond andere sterren kunnen bestaan’, zegt Bjorn Benneke, teamlid bij het Trottier Institute for Exoplanet Research van de Université de Montréal. . “Dit is een belangrijke stap in het bepalen van de verspreiding en diversiteit van atmosferen op rotsachtige planeten.”

‘Water op een planeet is een kleine ontdekking’, zegt co-hoofdonderzoeker Laura Kreidberg van het Max Planck Instituut voor Astronomie in Heidelberg, Duitsland. “Dit brengt ons echt dichter dan ooit bij het classificeren van aardachtige werelden.”

Het bestuderen van de atmosfeer van de planeet

Het is echter nog te vroeg om te zeggen of Hubble-spectroscopie een kleine hoeveelheid waterdamp heeft gemeten in een waterstofrijke atmosfeer, of dat de atmosfeer van de planeet grotendeels uit water bestaat, waardoor een waterstof/helium-atmosfeer achterblijft die verdampt onder stellaire straling. .

‘Ons observatieprogramma, geleid door hoofdonderzoeker Ian Crossfield van de Universiteit van Kansas in Lawrence, Kansas, is ontworpen om niet alleen moleculen in de atmosfeer van de planeet te detecteren, maar ook om daadwerkelijk waterdamp te detecteren. Of waterdamp nu domineert of klein is, de resultaten zijn spannend. soort in een door waterstof gedomineerde atmosfeer”, zegt Pierre-Alexis Roy, hoofdauteur van het Science-artikel van het Trottier Institute for Research on Exoplanets van de Université de Montréal.

‘Tot nu toe is de atmosfeer van zo’n kleine planeet niet direct gedetecteerd. We komen nu langzaam in dit regime terecht”, voegde Benneke eraan toe. “Soms, wanneer we kleine planeten bestuderen, moet er een overgang zijn in deze kleine werelden waar geen waterstof is, en ze hebben een atmosfeer die lijkt op die van Venus (die wordt gedomineerd door koolstofdioxide).”

Omdat deze planeet net zo heet is als Venus, met een temperatuur van 800 graden Fahrenheit, zou het zeker een onherbergzame, stomende wereld zijn als de atmosfeer voornamelijk uit waterdamp zou bestaan.

Implicaties en toekomstig onderzoek

Het team heeft nu twee opties. Eén scenario is dat de planeet zich nog steeds vastklampt aan water in een waterstofrijke atmosfeer, waardoor het een kleine planeet is.Neptunus. Als alternatief kan het een warmere versie zijn DonderdagDe maan Europa heeft twee keer zoveel water onder haar korst als de aarde. “De planeet GJ 9827T bestaat mogelijk uit half water en half steen. En er zal veel stoom over een klein rotslichaam komen', zei Benneke.

Als de planeet nog een waterige atmosfeer heeft, moet deze zich ver weg van zijn moederster hebben gevormd, waar de temperaturen kouder zouden zijn geweest en water beschikbaar zou zijn geweest in de vorm van ijs. In dit scenario zou de planeet dan dichter bij de ster zijn gekomen en meer straling hebben ontvangen. De waterstof is ofwel opgewarmd en ontsnapt, of is nog steeds bezig te ontsnappen aan de zwakke zwaartekracht van de planeet. Een alternatieve theorie is dat de planeet is ontstaan ​​nabij een hete ster met sporen van water in de atmosfeer.

Het Hubble-project observeerde de planeet tijdens elf flybys – gebeurtenissen waarbij de planeet voor zijn ster langs beweegt – die meer dan drie jaar uit elkaar lagen. Tijdens de transit filtert sterrenlicht door de atmosfeer van de planeet en draagt ​​het de spectrale vingerafdruk van watermoleculen met zich mee. Als de planeet wolken heeft, bevinden deze zich zo laag in de atmosfeer dat ze Hubble's zicht op de atmosfeer niet volledig belemmeren, en Hubble kan de waterdamp boven de wolken onderzoeken.

“Het observeren van water is een toegangspoort tot het ontdekken van andere dingen”, zegt astrofysicus Thomas Green. NASAAmes Research Center in Silicon Valley, Californië. ‘Deze Hubble-ontdekking opent de deur voor toekomstig onderzoek naar dit soort planeten door de James Webb-ruimtetelescoop. JWST kan meer zien met aanvullende infraroodwaarnemingen, waaronder koolstofhoudende moleculen zoals koolmonoxide, kooldioxide en methaan. een complete catalogus van elementen, het kan worden vergeleken met de ster waar het om draait, om te begrijpen hoe het is ontstaan.

GJ 9827d werd in 2017 ontdekt door NASA's Kepler-ruimtetelescoop. Hij draait elke 6,2 dagen rond een rode dwergster. De ster GJ 9827 bevindt zich op 97 lichtjaar van de aarde in het sterrenbeeld Vissen.

Referentie: “Water Absorption in the Transmission Spectrum of Waterworld Candidate GJ 9827D” door Pierre-Alexis Roy, Bjorn Benneke, Caroline Pialet, Michael A. Galli-Santiago, Ian JM Crossfield, Carolyn V. Morley, Laura Kreitberg, Laura Kreitberg, Thomas Mikal-Evans, Jonathan Brande, Simon Delisle, Thomas B. Groen, Kevin K. Hardiger-Ullman, Travis Barman, Jesse L. Christiansen, Diana Dragomir, Jonathan J. Fortney, Andrew W. Howard, Molly R. Kosiarek en Joshua D. Lothringer, 12 september 2023, De Astrofysische dagboekbrieven.
DOI: 10.3847/2041-8213/acebf0

De Hubble-ruimtetelescoop Het is een internationaal samenwerkingsproject tussen NASA en ESA. NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland beheert de telescoop. Het Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore, Maryland, organiseert de wetenschappelijke operaties Hubble en Webb. STScI wordt voor NASA beheerd door de Association of Universities for Astronomical Research in Washington, DC.