Wanneer 's werelds krachtigste telescoop dit jaar de ruimte in gaat, wetenschappers zullen ontdekken of planeten ter grootte van de aarde in onze 'zonnewijk' een belangrijke voorwaarde voor leven hebben:een atmosfeer.

Deze planeten draaien om een ​​M-dwerg, het kleinste en meest voorkomende type ster in de melkweg. Wetenschappers weten momenteel niet hoe vaak het voorkomt dat aardachtige planeten rond dit type ster kenmerken hebben waardoor ze bewoonbaar zouden zijn.

"Als startplaats het is belangrijk om te weten of kleine, rotsachtige planeten die om M-dwergen draaien, hebben atmosferen, " zei Daria Pidhorodetska, een doctoraatsstudent in de afdeling Aard- en Planetaire Wetenschappen van UC Riverside. "Als, het opent onze zoektocht naar leven buiten ons zonnestelsel."

Om deze lacune in begrip te helpen opvullen, Pidhorodetska en haar team hebben onderzocht of de binnenkort te lanceren James Webb Space Telescope, of de momenteel in een baan om de aarde draaiende Hubble-ruimtetelescoop, zijn in staat om atmosferen op deze planeten te detecteren. Ze hebben ook de soorten atmosferen gemodelleerd die ze kunnen vinden, als ze bestaan, en hoe ze van elkaar te onderscheiden zijn. Het onderzoek is nu gepubliceerd in de Astronomisch tijdschrift .

Co-auteurs van de studie zijn onder meer astrobiologen Edward Schwieterman en Stephen Kane van UCR, evenals wetenschappers van de Johns Hopkins University, NASA's Goddard Space Flight Center, Cornell University en de Universiteit van Chicago.

De ster in het midden van de studie is een M-dwerg genaamd L 98-59, die slechts 8% van de massa van onze zon meet. hoewel klein, het is slechts 35 lichtjaar van de aarde verwijderd. Zijn helderheid en relatieve nabijheid maken het een ideaal doelwit voor observatie.

Kort nadat ze zijn gevormd, M-dwergen gaan door een fase waarin ze twee ordes van grootte helderder kunnen schijnen dan normaal. Sterke ultraviolette straling tijdens deze fase heeft het potentieel om hun om de aarde draaiende planeten uit te drogen, het verdampen van water van het oppervlak en het vernietigen van veel gassen in de atmosfeer.

"We wilden weten of de ablatie compleet was in het geval van de twee rotsachtige planeten, of als die aardse werelden hun atmosferen zouden kunnen aanvullen, ' zei Pidhorodetska.

De onderzoekers hebben vier verschillende atmosferische scenario's gemodelleerd:een waarin de L 98-59-werelden worden gedomineerd door water, een waarin de atmosfeer voornamelijk uit waterstof bestaat, een Venus-achtige koolstofdioxide-atmosfeer, en een waarin de waterstof in de atmosfeer ontsnapte in de ruimte, alleen zuurstof en ozon achterlatend.

Ze ontdekten dat de twee telescopen aanvullende informatie konden bieden met behulp van transitobservaties, die een lichtdip meten die optreedt als een planeet voor zijn ster passeert. De planeten L 98-59 staan ​​veel dichter bij hun ster dan de aarde bij de zon. Ze voltooien hun baan in minder dan een week, het maken van transitobservaties per telescoop sneller en kosteneffectiever dan het observeren van andere systemen waarin de planeten verder van hun sterren verwijderd zijn.

"Het zou maar een paar transits met Hubble kosten om een ​​door waterstof of stoom gedomineerde atmosfeer zonder wolken te detecteren of uit te sluiten, "Zei Schwieterman. "Met slechts 20 transits, Webb zou ons in staat stellen om gassen te karakteriseren in zware koolstofdioxide of door zuurstof gedomineerde atmosferen."

Van de vier atmosferische scenario's die de onderzoekers in overweging namen, Pidhorodetska zei dat de uitgedroogde, door zuurstof gedomineerde atmosfeer het meest waarschijnlijk is.

"De hoeveelheid straling die deze planeten krijgen op die afstand van de ster is intens, " ze zei.

Hoewel ze misschien geen atmosfeer hebben die zich tegenwoordig voor het leven leent, deze planeten kunnen een belangrijke blik werpen op wat er onder verschillende omstandigheden met de aarde kan gebeuren, en wat er mogelijk is op aardachtige werelden elders in de melkweg.

Het L 98-59 systeem werd pas in 2019 ontdekt, en Pidhorodetska zei dat ze verheugd is om er meer informatie over te krijgen wanneer Webb later dit jaar wordt gelanceerd.

"We staan ​​op het punt de geheimen te onthullen van een sterrenstelsel dat tot voor kort verborgen was, ' zei Pidhorodetska.