science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Hoe astronomen voor het eerst water ontdekten op een potentieel bewoonbare exoplaneet

Artistieke impressie van planeet K2-18 b, zijn gastheerster en een begeleidende planeet in dit systeem. Krediet:ESA/Hubble, M. Kornmesser, Auteur verstrekt

Met meer dan 4, 000 exoplaneten - planeten die om andere sterren dan onze zon draaien - die tot nu toe zijn ontdekt, het lijkt misschien alsof we op het punt staan ​​erachter te komen of we alleen in het universum zijn. Helaas, we weten niet veel over deze planeten - in de meeste gevallen alleen hun massa en hun straal.

Om te begrijpen of een planeet leven kan herbergen, is veel meer informatie nodig. Momenteel, een uiterst belangrijk stuk informatie dat ontbreekt, is de aanwezigheid, samenstelling en structuur van hun atmosfeer. Tekenen van atmosferisch water, zuurstof en methaan zouden allemaal tekenen zijn dat een planeet leven kan ondersteunen.

Nu zijn we er voor het eerst in geslaagd om waterdamp te detecteren in de atmosfeer van een exoplaneet die potentieel bewoonbaar is. Onze resultaten zijn gepubliceerd in Natuurastronomie .

De atmosfeer van een planeet speelt een cruciale rol bij het vormgeven van de omstandigheden erin - of aan het oppervlak, als het er een heeft. De samenstelling, stabiliteit en structuur geven allemaal belangrijke aanwijzingen over hoe het is om daar te zijn. Door middel van atmosferische studies, we kunnen daarom leren over de geschiedenis van de planeet, de bewoonbaarheid ervan onderzoeken en, uiteindelijk, tekenen van leven ontdekken.

De primaire methode die we gebruiken bij het onderzoeken van exoplaneten is transitspectroscopie. Dit houdt in dat we naar het sterlicht kijken terwijl een planeet voor zijn moederster passeert. Terwijl het overgaat, stellair licht wordt gefilterd door de atmosfeer van de planeet - waarbij licht wordt geabsorbeerd of afgebogen op basis van de verbindingen waaruit de atmosfeer bestaat.

De atmosfeer laat daarom een ​​karakteristieke voetafdruk achter in het sterrenlicht dat we proberen te observeren. Verdere analyse kan ons dan helpen deze voetafdruk te matchen met bekende elementen en moleculen, zoals water of methaan.

Momenteel, de studie van de atmosfeer van exoplaneten is beperkt, aangezien dit soort metingen een zeer hoge precisie vereist, waarvoor de huidige instrumenten niet zijn gebouwd. Maar er zijn moleculaire kenmerken van water gevonden in de atmosfeer van gasvormige planeten, vergelijkbaar met Jupiter of Neptunus. Het is nog nooit eerder gezien op kleinere planeten - tot nu toe.

K2-18 b

K2-18 b werd ontdekt in 2015 en is een van de honderden "superaarde" -planeten met een massa tussen de aarde en Neptunus - gevonden door NASA's Kepler-ruimtevaartuig. Het is een planeet met acht keer de massa van de aarde die rond een zogenaamde "rode dwerg" ster draait, die veel koeler is dan de zon.

Echter, K2-18b bevindt zich in de "bewoonbare zone" van zijn ster, wat betekent dat het de juiste temperatuur heeft om vloeibaar water te ondersteunen. Gezien de massa en straal, K2-18 b is geen gasplaneet, maar heeft een grote kans op een rotsachtig oppervlak.

We hebben algoritmen ontwikkeld om het sterlicht te analyseren dat door deze planeet wordt gefilterd met behulp van transitspectroscopie, met gegevens van de Hubble-ruimtetelescoop.

Dit stelde ons in staat om de eerste succesvolle detectie te maken van een atmosfeer met waterdamp rond een niet-gasvormige planeet, die zich ook binnen de bewoonbare zone van zijn ster bevindt.

Om een ​​exoplaneet als bewoonbaar te kunnen definiëren, er is een lange lijst met eisen waaraan moet worden voldaan. Een daarvan is dat de planeet zich in de bewoonbare zone moet bevinden waar water in vloeibare vorm kan bestaan. Het is ook noodzakelijk dat de planeet een atmosfeer heeft om de planeet te beschermen tegen eventuele schadelijke straling van zijn gastheerster.

Een ander belangrijk element is de aanwezigheid van water, essentieel voor het leven zoals we dat kennen. Hoewel er veel andere criteria zijn voor bewoonbaarheid, zoals de aanwezigheid van zuurstof in de atmosfeer, ons onderzoek heeft van K2-18b de beste kandidaat tot nu toe gemaakt. Het is de enige exoplaneet die voldoet aan drie vereisten voor bewoonbaarheid:de juiste temperaturen, een atmosfeer en de aanwezigheid van water.

Echter, we kunnen niet zeggen, met actuele gegevens, precies hoe waarschijnlijk het is dat de planeet leven ondersteunt. Onze gegevens zijn beperkt tot een gebied van het spectrum - dit laat zien hoe licht wordt afgebroken door golflengte - waar water domineert, dus andere moleculen kunnen helaas niet worden bevestigd.

Eerste van velen?

Met de volgende generatie telescopen, zoals de James Webb Space Telescope en de ARIEL-ruimtemissie, we zullen meer informatie kunnen vinden over de chemische samenstelling, bewolking en structuur van de atmosfeer van K2-18 b. Dit zal ons helpen begrijpen hoe bewoonbaar het is.

Deze missies kunnen het ook gemakkelijker maken om soortgelijke detecties te doen voor andere rotsachtige lichamen in de bewoonbare zones van hun moedersterren.

Dat zou zeker spannend zijn. Met K2-18 b op 110 lichtjaar afstand, het is niet echt een planeet die we in de nabije toekomst zouden kunnen bezoeken, zelfs niet met kleine robotsondes.

Opwindend, het is waarschijnlijk slechts een kwestie van tijd voordat we soortgelijke planeten vinden die dichterbij zijn. We zijn dus misschien goed op weg om de eeuwenoude vraag te beantwoorden of we toch alleen in het universum zijn.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.