In 2015 ontdekten astronomen een intrigerende extrasolaire planeet in een zonnestelsel op zo'n 39 lichtjaar van de aarde. Ondanks dat hij heel dicht bij zijn moederster cirkelde, leek deze "Venus-achtige" planeet - bekend als GJ 1138b - nog steeds cool genoeg om een atmosfeer te hebben. Kort daarna ontstond er een discussie over wat voor atmosfeer het zou kunnen hebben, of het nu een "droge Venus" of een "natte Venus" was.
En nu, dankzij de inspanningen van een internationaal team van onderzoekers, is het bestaan van een atmosfeer rond GJ 1138b bevestigd. Naast het beslechten van het debat over de aard van deze planeet, is het ook de eerste keer dat er een atmosfeer wordt gedetecteerd rond een super-aarde met een lage massa. Bovendien is GJ 1138b nu de verste aardachtige planeet waarvan bekend is dat deze een atmosfeer heeft.
Onder leiding van John Southworth (van Keele University) en Luigi Mancini (van de Universiteit van Rome Tor Vergata), bestond het onderzoeksteam uit leden van het Max Planck Institute for Astronomy (MPIA), het National Institute for Astrophysics (INAF), de University of Cambridge en Stockholm University. Hun studie, getiteld "Detection of the atmosphere of the 1.6 Earth mass exoplanet GJ 1132b", verscheen onlangs in The Astrophysical Journal.
Met behulp van de GROND-imager op de 2,2 m ESO / MPG-telescoop van het La Silla-observatorium, bewaakte het team de GJ 1132b in verschillende golflengten terwijl deze voor zijn moederster passeerde. Gezien de omlooptijd van de planeet (1,6 dagen), komen deze transits vrij vaak voor, wat tal van kansen bood om hem voor zijn ster te zien passeren. Daarbij hielden ze de ster in de gaten op lichte afname van de helderheid.
Zoals Dr. Southworth via e-mail aan Universe uitlegde, bevestigden deze waarnemingen het bestaan van een atmosfeer:
“Wat we deden, was de hoeveelheid dimmen meten bij 7 verschillende golflengten in optisch en nabij-infrarood licht. Bij een van deze golflengten (IR) leek de planeet iets groter. Dit gaf aan dat de planeet een grote atmosfeer om zich heen heeft waardoor het grootste deel van het sterrenlicht kan passeren, maar ondoorzichtig is op één golflengte. ”
De teamleden van de Universiteit van Cambridge en de MPIA hebben vervolgens simulaties uitgevoerd om te zien wat de samenstelling van deze atmosfeer zou kunnen zijn. Uiteindelijk concludeerden ze dat het hoogstwaarschijnlijk een dikke atmosfeer heeft die rijk is aan water en / of methaan - wat in tegenspraak was met de recente theorieën dat de planeet een dunne en ijle atmosfeer had (d.w.z. een "droge Venus").
Het was ook voor het eerst dat een atmosfeer werd bevestigd rond een planeet die niet significant groter en massa groter is dan de aarde. In het verleden hebben astronomen atmosferen ontdekt rond vele andere exoplaneten. Maar in deze gevallen waren de planeten ofwel gasreuzen ofwel planeten die vele malen groter waren dan de grootte en massa van de aarde (ook bekend als "Super-Earths"). GJ 1132b is echter 1,6 keer zo massief als de aarde en meet 1,4 aardstralen.
Bovendien zijn deze bevindingen een belangrijke stap in de zoektocht naar leven buiten ons zonnestelsel. Momenteel proberen astronomen de chemische samenstelling van de atmosfeer van een planeet te bepalen om te bepalen of deze bewoonbaar kan zijn. Waar de juiste combinatie van chemische onevenwichtigheden bestaat, wordt de aanwezigheid van levende organismen als mogelijke oorzaak gezien.
Door te kunnen vaststellen dat een planeet aan de onderkant van de superaarde-schaal een atmosfeer heeft, zijn we een stap dichter bij het kunnen bepalen van de bewoonbaarheid van exoplaneten. De detectie van een atmosfeerdragende planeet rond een M-type (rode dwerg) ster is ook op zichzelf goed nieuws. Lage massa rode dwergsterren zijn de meest voorkomende ster in de melkweg en recente bevindingen hebben aangetoond dat ze misschien wel onze beste kans zijn om bewoonbare werelden te vinden.
Naast het detecteren van verschillende terrestrische planeten rond rode dwergsterren in de afgelopen jaren - waaronder zeven rond een enkele ster (TRAPPIST-1) - is er ook onderzoek dat suggereert dat deze sterren in staat zijn om grote aantallen planeten te hosten. Tegelijkertijd waren er zorgen over de vraag of rode dwergen te variabel en onstabiel zijn om bewoonbare werelden te ondersteunen.
Zoals Southworth uitlegde, zou het spotten van een atmosfeer rond een planeet die dicht om een rode dwerg draait, kunnen helpen om de bewoonbaarheid van rode dwergen te versterken:
“Een van de grote problemen is dat sterren met een zeer lage massa doorgaans sterke magnetische velden hebben en daardoor veel röntgen- en ultraviolet licht afgeven. Deze hoogenergetische fotonen hebben de neiging moleculen in de atmosfeer te vernietigen en kunnen ze ook volledig verdampen. Het feit dat we een atmosfeer rond GJ 1132b hebben gedetecteerd, betekent dat dit soort planeet inderdaad in staat is om miljarden jaren een atmosfeer vast te houden, zelfs terwijl het wordt gebombardeerd door de hoogenergetische fotonen van hun gaststerren.
In de toekomst zal de GJ 1132b naar verwachting een doel met hoge prioriteit zijn voor studie met de Hubble-ruimtetelescoop, de Very Large Telescope (VLT) aan de Paranal-sterrenwacht in Chili en telescopen van de volgende generatie zoals de James Webb-ruimtetelescoop (gepland voor lancering in 2018). Er worden al observaties gemaakt en er wordt reikhalzend uitgekeken naar de resultaten.
Ik weet zeker dat ik niet de enige ben die zou willen horen wat astronomen ontdekken als ze hun blik richten op dit nabije sterrenstelsel en het is een Venusachtige wereld! Bekijk in de tussentijd deze video over GJ 1132b, met dank aan MIT-nieuws:
