Het gebied van exoplaneetonderzoek blijft met grote sprongen groeien. Dankzij missies als de Kepler Space Telescope, meer dan vierduizend
Zo kon een groep astronomen voor het eerst het oppervlak van een planeet in een baan om een rode dwergster in beeld brengen. Gegevens gebruiken van de NASA Spitzer ruimtetelescoopkon het team een zeldzame glimp opvangen van de omstandigheden op het aardoppervlak. En hoewel die omstandigheden nogal onherbergzaam waren - vergelijkbaar met zoiets als Hades, maar met minder lucht om te ademen - betekent dit een grote doorbraak in de studie van exoplaneten.
Zoals ze aangeven in hun onderzoek, dat onlangs in het tijdschrift verscheen Natuur, de planeet die ze waarnamen (LHS 3844b) is een aards (ook bekend als rotsachtig) lichaam dat om een koele M-type (rode dwerg) ster draait op 48,6 lichtjaar van de aarde. Deze planeet is oorspronkelijk ontdekt door de Doorgaande Exoplanet Survey Satellite (TESS) is in 2018 1,3 keer de straal van de aarde en draait om een ster van 11 dagen.
Trouw aan zijn naam, ontdekte TESS de planeet met behulp van de Transit-methode, waarbij periodieke dalingen in de helderheid van de ster indicaties zijn dat een planeet ervoor voorbijgaat (ook wel transitie genoemd) ten opzichte van de waarnemer. Tijdens follow-up observaties met behulp van gegevens van Spitzer‘S Infrared Array Camera (IRAC), kon het team licht detecteren voor het oppervlak van LHS 3844b.
Normaal gesproken is dit een moeilijk vooruitzicht omdat licht dat wordt gereflecteerd vanaf het oppervlak van de planeet wordt overstemd door het veel helderdere licht dat van de ster komt. Echter, aangezien de planeet zo draait
Deze waarneming was de eerste keer Spitzer gegevens konden informatie verschaffen over de atmosfeer van een terrestrische planeet rond een M-type dwerg. Dit is vooral bemoedigend omdat dwergen van het M-type het meest voorkomende type ster in het heelal zijn en alleen al 75% van de sterren in de Melkweg vertegenwoordigen. Ze zijn ook de langstlevende en kunnen tot 10 biljoen jaar in hun hoofdreeks blijven.
Helaas waren de resultaten minder dan bemoedigend wat betreft de zoektocht naar 'potentieel bewoonbare' planeten. Gebaseerd op de baan van de planeet en de gegevens verkregen door Spitzer, de planeet heeft weinig tot geen atmosfeer en zal waarschijnlijk bedekt zijn
Dit werd afgeleid door het oppervlakalbedo van LHS 3844b te gebruiken (dat wil zeggen de reflectiviteit), dat vrij donker was. Renyu Hu, exoplaneetwetenschapper bij NASA's Jet Propulsion Laboratory en co-auteur van de studie, concludeerde met zijn collega's dat dit waarschijnlijk het gevolg was van het oppervlak dat bedekt was met basalt, een soort vulkanisch gesteente.
'We weten dat het de merrie van de maan is
Een andere minder bemoedigende vondst was de verwaarloosbare warmteoverdracht die plaatsvindt tussen de dag- en nachtzijde van de planeet. Het team ontdekte dit door het temperatuurverschil tussen de twee zijden van de planeet te meten. In dit opzicht is LHS 3844b opnieuw vergelijkbaar met Mercurius en de maan - twee lichamen die vrijwel geen atmosfeer hebben en enorme temperatuurschommelingen tussen de dag en de nacht ervaren.
Zoals Laura Kreidberg, onderzoeker aan het Harvard and Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) en hoofdauteur van de nieuwe studie, uitlegde, was het ontbreken van een atmosfeer de meest waarschijnlijke verklaring voor de extreme variatie die ze zagen. 'Het temperatuurcontrast op deze planeet is ongeveer zo groot als het maar kan zijn', zei ze. “Dat past prachtig bij ons model van
Toch zijn de implicaties van deze studie vrij diepgaand. Afgezien van het feit dat astronomen voor het eerst in staat zijn geweest om het oppervlak van een rotsachtige planeet in beeld te brengen in een baan rond een rode dwergster (een grote prestatie op zich), zou het ook licht kunnen werpen op hoe planetaire atmosferen in de loop van de tijd verloren gaan. Dit is van extreem belang als het gaat om het zoeken naar potentieel bewoonbaar
Overweeg Mars, ook wel bekend als 'Earth’s Twin'. Terwijl de aarde erin is geslaagd zijn atmosfeer en (als gevolg daarvan) vloeibaar water op het oppervlak te behouden, verloor Mars zijn atmosfeer in de loop van miljarden jaren, tot het punt dat het ongeveer 0,5% van de atmosferische druk van de aarde had. Dit wordt toegeschreven aan het feit dat Mars zijn magnetisch veld verliest kort nadat de planeet is gevormd en afgekoeld.
Hierdoor onderging het oppervlak van Mars een drastische klimaatverandering waarbij al het oppervlaktewater verloren ging. Het bestuderen van rotsachtige exoplaneten die hun atmosfeer hebben verloren - met name die welke de meest voorkomende ster in het heelal cirkelen - zou
"We hebben veel theorieën over hoe planetaire atmosferen rond M-dwergen leven, maar we hebben ze niet empirisch kunnen bestuderen. Nu hebben we met LHS 3844b een buitenaardse planeet buiten ons zonnestelsel waar we voor het eerst waarneembaar kunnen vaststellen dat er geen atmosfeer aanwezig is. '
Vergeleken met onze zon (een gele dwergster van het G-type) zenden rode dwergen van het M-type minder algemeen licht uit, maar hoge niveaus van ultraviolette straling. Dit kan niet alleen schadelijk zijn voor het leven in hoge doses, maar het kan ook de atmosfeer van een planeet aantasten. Bovendien zijn rode dwergen in hun jeugd bijzonder gewelddadig en produceren ze veel uitbarstingen, wat resulteert in uitbarstingen van straling en deeltjes die de atmosfeer van een planeet kunnen wegnemen.
Toegegeven, deze nieuwste studie inspireert niet bepaald een rooskleurige kijk op rotsachtige planeten die rond M-type sterren draaien. En aangezien er onderzoek is dat aangeeft dat rode dwergsystemen de meest waarschijnlijke plaats zouden kunnen zijn om rotsachtige planeten te vinden die in een baan rond de bewoonbare zone van de ster (HZ) draaien, voorspelt het ook niet veel goeds voor bewoonbaarheidsstudies. Maar zoals Kreidberg zei, deze bevindingen zijn zeker niet universeel:
"Ik heb nog steeds hoop dat andere planeten rond M-dwergen hun atmosfeer kunnen behouden. De terrestrische planeten in ons zonnestelsel zijn enorm divers en ik verwacht dat hetzelfde zal gelden voor exoplaneten-systemen. ”
Ondertussen zijn astronomen enthousiast over de resultaten van deze studie vanwege wat het betekent voor exoplaneetstudies. De komende jaren zal de lancering van de James Webb Space Telescope - die aanzienlijk meer geavanceerde IR-beeldvormingsmogelijkheden heeft - zal directe beeldvormingsstudies mogelijk maken van meer op de weg van rotsachtige planeten die rond rode dwergsterren draaien.
Deze omvatten Proxima b, de dichtstbijzijnde planeet buiten ons zonnestelsel, en het zeven-planeetensysteem van TRAPPIST-1. Nu al, Spizter heeft zijn IRAC-instrument gebruikt om gegevens over het TRAPPIST-1-systeem te verzamelen, waaruit bleek dat sommigen van hen waarschijnlijk waterijs bevatten. Bovendien zullen in het komende decennium meerdere telescopen op de grond verschijnen die directe beeldstudies van nabijgelegen exoplaneten mogelijk zullen maken.
Net op tijd ook, aangezien NASA van plan is de Spitzer/ IRAC-operaties tegen februari 2020, als kostenbesparende maatregel. Net als Hubble en Kepler, Spitzer heeft geholpen de weg te wijzen naar toekomstige ontdekkingen!
