Exoplanet Science: James Webb luidt een nieuw tijdperk in  

De eerste detectie van kooldioxide in de atmosfeer van een vliegtuig buiten het zonnestelsel, het eerste beeld van een exoplaneet by JWST, de eerste afbeelding van een exoplaneet ooit gemaakt op diepe infrarode golflengten, de eerste detectie van silicaatwolken in de atmosfeer van een metgezel met planetaire massa..., de James Webb Ruimtetelescoop (JWST) luidt een nieuw tijdperk in in de studie van exoplaneten. 

Studie van exoplaneten (dwz planeten buiten het zonnestelsel) in de sterrenstelsels van sterren in sterrenstelsels (inclusief in onze thuisstelsel Melkachtig Way) vormen de sleutel tot de zoektocht naar bewoonbare aarde-achtige planeten met een omgeving en omstandigheden die bevorderlijk zijn voor het leven. exoplaneten zijn de brandpunten in de zoektocht naar handtekeningen van buitenaards leven. Tientallen jaren van denken volgens de paradox van Fermi (1950) en de vergelijking van Drake (1961), exoplaneet De wetenschap lijkt nu terrein te winnen. Meer dan 5000 exoplaneten ook in sterrenstelsels buiten ons huis melkweg, zijn al gedetecteerd en de lijst groeit.  

JWST, dat onlangs operationeel is geworden als een in de ruimte gebaseerd infraroodobservatorium dat in gebruik is genomen op een afstand van 1 miljoen mijl van de aarde, overwint op grote schaal de fotometrische meetbeperkingen van optische telescopen en lijkt een nieuw tijdperk in te luiden in de studie van exoplaneten en vervolgens naar een zoektocht naar bewoonbaarheden planeten in de thuis sterrenstelsel en verder.  

Een dergelijke recente ontwikkeling gerapporteerd in preprint op 24^th Augustus 2022 is de eerste definitieve detectie van kooldioxide (CO₂) in de atmosfeer van een exoplaneet. WASP-39b is een hete gasreus. Eerdere onderzoeken met optische telescopen hadden de aanwezigheid van CO aangetoond₂ maar transmissiespectroscopiewaarnemingen verkregen met JWST bevestigde aanwezigheid van CO₂ in de sfeer hiervan exoplaneet¹. Omdat dit exoplaneet is een hete gasreus, aanwezigheid van CO₂ suggereert de vorming van een primaire atmosfeer door metaalverrijking, dat wil zeggen dat het aandeel elementen zwaarder dan waterstof en helium toeneemt. Naast CO₂, de sfeer hiervan exoplaneet moet ook water, CO en H bevatten₂S. Aanwezigheid van CO₂ in de secundaire atmosfeer van een aards wezen exoplaneet is ook significant, hoewel dit niet het geval is bij WASP-39b.  

De eerste definitieve detectie van CO₂ werd snel gevolgd door de melding (op 31^st Augustus 2022) van de eerste beelden van een exoplaneet ingenomen door JWST, en de eerste afbeelding van een exoplaneet ooit gemaakt op een diepe infrarode golflengte groter dan 5 μm. Dit werd gedaan door middel van coronagrafische observaties van de exoplaneet, HIP 65426b, gebruik makend van JWST's Near-Infrared Camera (NIRCam) en het Mid-Infrared Instrument (MIRI). De beelden van de exoplaneet HIP 65426 b zijn behoorlijk scherp wat dat bevestigt JWST kan exoplaneten direct gedetailleerder in beeld brengen voor een beter begrip van de verre planetenstelsels².  

Nog een andere ontwikkeling gerapporteerd over 1^st September 2022 is het hoogste betrouwbaarheidsspectrum tot nu toe van a planetair-massaobject, VHS 1256 b waarmee werd waargenomen JWST's NIRSpec IFU- en MIRI MRS-modi. Water, methaan, koolmonoxide, kooldioxide, natrium en kalium werden in het spectrum waargenomen. Verder heeft het onderzoeksteam silicaatwolken rechtstreeks gedetecteerd in de atmosfeer van VHS 1256 b, wat de eerste dergelijke detectie is voor een planetair-massale metgezel³. 

De instrumenten die in deze onderzoeken worden gebruikt, met dank JWST, open deur voor nieuwe ontdekkingen over exoplaneten in huis melkweg en verder.

*** 

Referenties:  

1. De JWST Transiting Exoplanet Community vroege release Wetenschap Team c.s. 2022. Identificatie van koolstofdioxide in een exoplaneetatmosfeer. Ingediend op 24 aug 2022. Pre-print bij arXiv. DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2208.11692  

2. Carter, AL c.s.. 2022. Het JWST Early Release Science-programma voor directe waarnemingen van exoplanetaire systemen I: beeldvorming met hoog contrast van de exoplaneet HIP 65426 b van 2-16 m. Preprint bij arXiv. Ingediend op 31 aug 2022. DOI: https://arxiv.org/abs/2208.14990  

3. Miles, BE et al. 2022. Het JWST-wetenschappelijk programma voor vroege vrijgave voor directe waarnemingen van exoplanetaire systemen II: een spectrum van 1 tot 20 micron van de planetaire massa-compagnon VHS 1256-1257 b. Preprint bij axRiv. Ingediend op 1 september 2022. DOI: https://arxiv.org/abs/2209.00620  

***