De James Webb-ruimtetelescoop heeft voor het eerst koolstofdioxide gemeten in de atmosfeer van een planeet buiten ons zonnestelsel. Bovendien vond hij iets onverwachts in de meetgegevens.
De James Webb Space Telescope (JWST) vond koolstofdioxide in de atmosfeer van een planeet, WASP-39b genaamd, op 700 lichtjaar afstand. Het is de eerste keer dat het goedje is gevonden in een exoplaneet – een planeet die om een andere ster draait dan onze zon. De waarnemingen van JWST onthulden bovendien dat er iets mysterieus gaande is op de verre wereld.
Lichtfilter
WASP-39b is enorm. Zijn massa is zo groot als die van gasreus Saturnus en zijn diameter is 1,3 keer zo groot als die van Jupiter. WASP-39b draait relatief dicht om zijn ster. Daardoor heeft hij een gemiddelde temperatuur van rond de 900 graden Celsius. Door deze hoge temperatuur wordt de atmosfeer opgepompt tot een flink formaat. Dat maakt het voor JWST makkelijker om licht te zien van achtergrondsterren dat door de atmosfeer van de planeet heen schijnt.
‘Als we iets buitenaards ontmoeten, dan is het een machine’
Oude sterren en pril leven – dat zijn de onderwerpen waar het hart van sterrenkundige Leen Decin harder van gaat kloppen.
Wanneer het licht van een ster onderweg naar de aarde door een planeetatmosfeer heen reist, absorberen moleculen in de atmosfeer een deel van dat licht. Afhankelijk van welke stoffen in de atmosfeer zitten, worden specifieke golflengten eruit gefilterd. Koolstofdioxide absorbeert bijvoorbeeld infrarood licht. Waar eerdere telescopen niet in staat waren om dit signaal op te pikken, observeert JWST juist wel in het infrarood. Hij wist het CO2-signaal dan ook direct te onderscheiden.
Zeker van de zaak
Astronoom Natalie Batalha van de Universiteit van Californië onderzocht met meer dan honderd collega’s de waarnemingen van JWST. Om er zeker van te zijn dat de resultaten hetzelfde waren, ongeacht hoe ze werden verwerkt, lieten ze er vier verschillende algoritmen op los. In alle gevallen kwam de aanwezigheid van koolstofdioxide duidelijk naar voren. ‘De koolstofdioxide-signatuur schreeuwde gewoon naar ons’, zegt Batalha. ‘De gegevens verwerken was niet moeilijk – het was simpel; het was rechttoe rechtaan. Eerlijk gezegd was het gewoon prachtig.’
Het resultaat heeft een statistische significantie van 26 sigma. In gewone taal betekent dat dat de kans dat er niet écht CO2 is, maar dat de meting per ongeluk is gedaan, kleiner is dan 1 op 10149. ‘Het is gewoon voortreffelijk’, zegt Batalha’s collega Eliza Kempton, werkzaam aan de Universiteit van Maryland. ‘Ik heb nog nooit eerder [een zekerheid van] 26 sigma gezien op dit gebied.’
Verwachte en onverwachte resultaten
De onderzoekers ontdekten dat WASP-39b meer koolstof en zuurstof bevat dan de ster waar hij omheen draait. Dat wijst erop dat hij niet is ontstaan toen het gas rond de ster in één keer instortte. In plaats daarvan heeft de rotsachtige kern van de planeet zich eerst gevormd, en is hij daarna het gas van zijn atmosfeer gaan verzamelen. Dit komt overeen met hoe astronomen denken dat de planeten in ons eigen zonnestelsel zijn gevormd.
Behalve koolstofdioxide vonden de onderzoekers nog iets anders in de meetgegevens. Er lijkt iets onverwachts in de atmosfeer van WASP-39b te zitten dat ook een deel van het sterlicht absorbeert. ‘Er zit iets, een ander molecuul of een soort wolk of nevel – iets dat niet wordt voorspeld door het basismodel’, zegt Kempton. De onderzoekers weten nog niet zeker wat dit mysterieuze molecuul is. Ze hopen het uit te zoeken met behulp van extra meetgegevens van JWST, en andere modellen.
Zoeken naar aliens
Het feit dat we CO2 in de atmosfeer van deze gasreus hebben gezien, is een goed teken dat we uiteindelijk de atmosferen van rotsachtige werelden zoals de aarde beter zullen begrijpen. Dat is een van de hoofddoelen van JWST, zegt Batalha.
Daarnaast kan het nuttig zijn in de jacht op buitenaards leven. ‘In de toekomst kan het een interessante biosignatuur (een teken van leven, red.) zijn, als het wordt gevonden in combinatie met andere moleculen zoals methaan’, zegt NASA-planeetwetenschapper Jessie Christiansen.
‘Deze planeet is geen gastvrije plek. Het is geen plek die je ooit zou willen bezoeken. Het is wat je zou krijgen als je Jupiter heel dicht bij de zon zou zetten en hem zou bakken’, zegt Kempton. Toch noemt ze het onderzoek ‘een eerste stap naar het karakteriseren van de atmosferen van bewoonbare planeten.’ Als we atmosferen van verre planeten kunnen doorgronden, is dat misschien wel onze beste kans om tekenen van buitenaards leven te vinden.
