Webb kan mogelijk toch biosignaturen op rotsachtige exoplaneten zien

Credit: NASA, ESA, CSA, STScI

Vorige maand was er het bericht dat onderzoek had laten zien dat het erg lang kan duren voordat zelfs de grootste telescopen, zoals de Webb ruimtetelescoop, biosignaturen op vaste, rotsachtige exoplaneten kunnen zien, signalen die duiden op de aanwezigheid van eenvoudig, microbacterieel leven op andere planeten. Maar nieuw onderzoek laat zien dat Webb tóch in staat is om bepaalde biosignaturen te detecteren. De meeste planeten die we kennen (met inmiddel ruimte 5440 ontdekte én bevestigde planeten) zijn ontdekt met de transitiemethode, waarbij de exoplaneet zich verraadt doordat hij ten opzichte van de ster voor z’n ster langs schuift (da’s een zogeheten ’transitie’) en het sterlicht dan even wordt geblokkeerd en periodiek een dip in de lichtcurve ontstaat. Bij zo’n transitie zien sterrenkundigen een mix van licht, van de ster én van de planeet. Heeft de planeet een atmosfeer dan zit de straling daarvan ook in die mix. Door vele transities waar te nemen en door rekening te houden met storende factoren, zoals licht van vlekken op de ster, uitbarstingen op de ster, kan men met veel moeite het licht van de atmosfeer er uit filteren. Door dan van die atmosfeer een spectrum te maken zou men kunnen zien welke chemische elementen aanwezig zijn in de atmosfeer (zie als voorbeeld het spectrum hierboven).

De chemische oorsprong van moleculen in de atmosfeer van exoplaneten. Credit: Claringbold et al

Bij enkele exoplaneten is het al gelukt om water en ook organische moleculen waar te nemen, maar dat waren allemaal grote gasreuzen, vergelijkbaar met Jupiter. Bij rotsachtige planeten vergelijkbaar met de aarde was dat tot nu toe niet mogelijk. Maar bij recente simulaties hebben ze de atmosferische toestand in vijf op de aarde lijkende werelden nagebootst en dat laat zien dat detectie wel degelijk mogelijk is, als de hoeveelheid van de biosignaturen maar groot genoeg is. De vijf typen werelden betreffen:

• een oceaanwereld
• een vulkanisch actieve wereld
• een rotsachtige wereld tijdens de zware bombardementsperiode
• een superaarde
• een wereld zoals de aarde toen het leven ontstond

Aanname was dat alle werelden een atmosferische druk hadden van minder dan vijf atmosfeer. Bij de simulaties ging men na of Webb in staat is om methaan, ammonia en kooldioxide op deze werelden te detecteren, allemaal moleculen waarvan men denkt dat die een biologische oorsprong kunnen hebben (al hoeft dat niet per sé). Uitkomst van de simulaties is dat men denkt dat Webb met z’n NIRSpec G395M/H instrument in staat moet zijn om bij minimaal tien transities één van die moleculen te detecteren, vooral als het een exoplaneet is met een dikke atmosfeer en bij superaardes. Vooral de planeten bij de rode dwergster TRAPPIST-1 zouden geschikte kandidaten zijn voor Webb om biosignaturen te kunnen zien.

Meer informatie vind je in het vakartikel van Alastair Claringbold et al, Prebiosignature Molecules Can Be Detected in Temperate Exoplanet Atmospheres with JWST, arXiv (2023).

Bron: Phys.org.

Gerelateerde Astroblogs:

JWST-waarnemingen suggereren dat TRAPPIST-1 c een dunne atmosfeer heeft Webb’s spectrum van TRAPPIST-1 b laat zien dat deze exoplaneet geen (dichte) atmosfeer heeft Webb heeft voor het eerst methaan ontdekt bij een exoplaneet, bij WASP-80 b