Astronomen die de Hubble-ruimtetelescoop gebruiken, hebben water ontdekt in de atmosfeer van een exoplaneet in de bewoonbare zone van zijn ster. Als dit wordt bevestigd, is het de eerste keer dat we water - een cruciaal ingrediënt voor het leven zoals we het kennen - hebben gedetecteerd op een exoplaneet. Het water werd gedetecteerd als damp in de atmosfeer, maar de temperatuur van de planeet betekent dat het vloeibaar water op het oppervlak kan vasthouden als het rotsachtig is.
De planeet heet K2-18b en is ongeveer 110 lichtjaar van ons verwijderd. De planeet is heel anders dan de aarde. Het is een superaarde, en twee keer zo groot als de aarde, en ongeveer acht keer zo groot. K2-18b draait om een rode dwergster en werd in 2015 voor het eerst ontdekt door de Kepler-ruimtetelescoop.
"Water vinden in een andere mogelijk bewoonbare wereld dan de aarde is ongelooflijk spannend."
Dr. Angelos Tsiaras (UCL Center for Space Exochemistry Data, CSED)
Astronomen van het Centre for Space Exochemistry Data van het University College London in het Verenigd Koninkrijk deden de ontdekking in gegevens van de Hubble Space Telescope's Wide Field Camera 3. Hun resultaten staan in een paper getiteld 'Waterdamp in de atmosfeer van de bewoonbare zone acht-aardmassa planeet K2-18 b ”gepubliceerd in Nature Astronomy. De detectie is gebaseerd op de spectroscopische signatuur van water in de atmosfeer van de exoplaneet.
In een persbericht zei de eerste auteur, Dr. Angelos Tsiaras (UCL Center for Space Exochemistry Data, CSED): “Het vinden van water op een mogelijk bewoonbare wereld anders dan de aarde is ongelooflijk opwindend. K2-18b is niet ‘Earth 2.0’ omdat het aanzienlijk zwaarder is en een andere atmosferische samenstelling heeft. Het brengt ons echter dichter bij het beantwoorden van de fundamentele vraag: is de aarde uniek? '
Het team achter de ontdekking ontwikkelde algoritmen en voerde gearchiveerde Hubble-gegevens van 2016 en 2017 door. Ze analyseerden het sterlicht van de rode dwergster terwijl deze door de atmosfeer van de exoplaneet stroomde. Ze ontdekten de moleculaire signatuur van water, evenals waterstof en helium.
Deze resultaten moeten nog worden bevestigd, maar als en wanneer ze dat zijn, zijn de implicaties intrigerend. Wetenschappers denken dat superaarde zoals deze het meest voorkomende type planeet in de Melkweg is. En rode dwergsterren zoals die van K2-18b-banen zijn het meest voorkomende type ster. Ze zijn ook de coolste en langstlevende en ook de kleinste. Dit geeft aan dat er mogelijk veel meer exoplaneten zijn die vergelijkbaar zijn met deze.
Kepler ontdekte honderden Super-Earths, planeten met massa's tussen de aarde en Neptunus, en NASA's TESS zal naar verwachting honderden meer vinden. Volgens de co-auteur van dit nieuwe artikel, Dr. Ingo Waldmann, is dit een goed voorteken voor het vinden van potentieel bewoonbare exoplaneten.
In een persbericht zei Dr. Waldmann: “Met de verwachting dat er de komende decennia zoveel nieuwe super-aardes zullen worden gevonden, is het waarschijnlijk dat dit de eerste ontdekking is van veel potentieel bewoonbare planeten. Dit komt niet alleen omdat superaarde zoals K2-18b de meest voorkomende planeten in onze Melkweg zijn, maar ook omdat rode dwergen - sterren kleiner dan onze zon - de meest voorkomende sterren zijn. ”
De planeet heeft een heel kort jaar. Het duurt slechts 33 dagen om één baan te voltooien. De onderzoekers denken dat K2-18b een rotsachtige planeet is of een ijzige. Als het ijskoud is, kan het een grote hoeveelheid water bevatten. Maar dit zijn slechts voorlopige resultaten.
"Deze studie draagt bij aan ons begrip van bewoonbare werelden buiten ons zonnestelsel en markeert een nieuw tijdperk in exoplaneetonderzoek ..."
DR. ANGELOS TSIARAS (UCL-CENTRUM VOOR RUIMTE-EXCHEMIEGEGEVENS, CSED)
Volgens de auteurs kan de atmosfeer ook stikstof en methaan bevatten, twee chemische stoffen die met leven zijn geassocieerd. Maar helaas konden ze ze niet detecteren. Dat zal moeten wachten op verdere studies, waarmee ze ook de bewolking en het percentage water in de atmosfeer kunnen schatten.
K2-12b staat heel dicht bij zijn ster, maar omdat rode dwergen niet zo energiek zijn als onze zon, ontvangt de exoplaneet ongeveer evenveel energie als de aarde van onze zon. De berekeningen van de astronomen laten zien dat de temperatuur vergelijkbaar is met die van de aarde: ergens in het bereik van ongeveer -72 Celsius tot 47 Celsius (-99 graden tot 116 F.)
Dit zijn opwindende resultaten, maar de vooruitzichten voor het leven op deze exoplaneet zijn niet geweldig. Hoewel de planeet zelf zich in de bewoonbare zone van de ster bevindt, is de ster die hij draait misschien niet erg gastvrij. Rode dwergen kunnen veel vuurpijlen uitstralen en al die energie kan het levenspotentieel ernstig beperken.
Aan de andere kant is het feit dat K2-12b een atmosfeer heeft opwindend, vooral omdat het veel waterstof bevat. Een atmosfeer kan een planeet beschermen tegen de straling van een ster, net als de aarde. Als de atmosfeer van de planeet wordt gedomineerd door waterstof, die erg licht is en gemakkelijk kan worden afgevoerd door stellaire straling, is dit een indicatie dat K2-12b op een bepaalde manier kan worden beschermd, ook al draait het rond een rode dwerg.
De grootte van K2-12b en andere Super-Earth's is ook een factor ten gunste van bewoonbaarheid. "Water kan vrij lang blijven omdat superaardeën hun atmosfeer langer kunnen vasthouden, omdat ze een grotere zwaartekracht hebben", zei Giovanna Tinetti, een natuurkundige die co-auteur was van de krant, in een persbericht.
"Deze studie draagt bij aan ons begrip van bewoonbare werelden buiten ons zonnestelsel en markeert een nieuw tijdperk in exoplaneetonderzoek, cruciaal om uiteindelijk de aarde, ons enige thuis, in het grotere plaatje van de kosmos te plaatsen," zei Dr. Tsiaras.
Deze ontdekking heeft vervolgobservaties nodig om het te bevestigen. We hebben ook betere telescopen nodig om de atmosfeer en de atmosfeer van andere exoplaneten nader te bestuderen. Twee telescopen aan de horizon pakken die klus aan. De James Webb-ruimtetelescoop heeft het krachtige vermogen om de atmosfeer van exoplaneten te onderzoeken, wat echt de volgende stap is in het begrijpen van alle exoplaneten die door Kepler zijn gevonden en die door TESS worden gevonden.
De ARIEL-missie (Atmospheric Remote-sensing Infrared Exoplanet Large-survey) van ESA wordt in 2028 gelanceerd en zal de atmosfeer van ongeveer 1000 exoplaneten in detail bestuderen. ARIEL, samen met de JWST, zal ons een veel beter begrip geven van K2-12b en dergelijke exoplaneten.
Professor Giovanna Tinetti (UCL CSED), co-auteur en hoofdonderzoeker van ARIEL, zei: “Onze ontdekking maakt K2-18b een van de meest interessante doelen voor toekomstig onderzoek. Er zijn meer dan 4000 exoplaneten gedetecteerd, maar we weten niet veel over hun samenstelling en aard. Door een groot aantal planeten te observeren, hopen we geheimen te onthullen over hun chemie, vorming en evolutie. ”
"Om echt te begrijpen hoe de bewoonbaarheid evolueert in een waterstofrijke atmosfeer, zal de komende 10 jaar een zeer intensief studieonderwerp worden", aldus Waldmann.
Meer:
- Onderzoeksdocument: Waterdamp in de atmosfeer van de bewoonbare zone van de acht-massa-planeet K2-18 b
- Persbericht van NASA: NASA's Hubble vindt voor de eerste keer waterdamp op exoplaneet met bewoonbare zone
- Hubble-persbericht: Hubble vindt voor het eerst waterdamp op exoplaneet met bewoonbare zone
