Voor het eerst zijn wetenschappers erin geslaagd een gedetailleerde, driedimensionale kaart van de atmosfeer van een exoplaneet te maken, die ongekende inzichten biedt in verre werelden. Deze doorbraak, bereikt met behulp van gegevens van de James Webb Space Telescope (JWST) en een geavanceerde techniek genaamd eclipse mapping, onthult verschillende temperatuurzones in de atmosfeer van WASP-18b, een gasreus die zich ongeveer 400 lichtjaar van de aarde bevindt. De nieuwe techniek is veelbelovend voor het in kaart brengen van temperatuurvariaties en wolkenstructuren op andere exoplaneten in de toekomst.
Eclipse Mapping begrijpen: een nieuwe aanpak
Hoe het werkt
Dankzij Eclipse-kartering kunnen astronomen exoplaneten in beeld brengen die anders onzichtbaar zijn vanwege de overweldigende helderheid van hun gaststerren. De techniek speelt in op het natuurlijke fenomeen waarbij een planeet achter zijn ster langs beweegt, waardoor het licht dat hij reflecteert geleidelijk wordt verduisterd. Door nauwgezet te meten hoe het licht van de exoplaneet verandert als het verdwijnt en weer verschijnt, kunnen wetenschappers temperatuurvariaties op verschillende hoogten en regio’s van de atmosfeer bepalen. Dit is “buitengewoon uitdagend”, aldus Ryan Challener, onderzoeker aan de Cornell University en co-auteur van de studie gepubliceerd in Nature Astronomy.
Voortbouwen op eerder werk: van 2D naar 3D
Eerder hadden wetenschappers een tweedimensionale temperatuurkaart van WASP-18b gemaakt. De nieuwe studie breidt dit aanzienlijk uit door gebruik te maken van de mogelijkheden van JWST en verschillende golflengten van licht te gebruiken om een veel gedetailleerdere 3D-weergave te creëren. Door selectief golflengten te observeren die worden geabsorbeerd door stoffen als water, kunnen onderzoekers zich richten op specifieke atmosferische niveaus, waardoor ze effectief door de lagen van de planeet kunnen ‘kijken’.
WASP-18b: een unieke gasreus
WASP-18b is een fascinerend onderwerp voor studie. Deze gasreus heeft ongeveer 10 keer de massa van Jupiter, maar voltooit toch een baan rond zijn ster in een opmerkelijk korte 23 uur. Als gevolg van de getijdenvergrendeling is de ene kant van WASP-18b voortdurend naar zijn ster gericht en ervaart hij constant zonlicht, terwijl de andere kant in duisternis opgesloten blijft.
Belangrijke ontdekkingen over de atmosfeer van WASP-18b
De JWST-waarnemingen onthulden twee verschillende temperatuurzones aan de dagzijde van WASP-18b:
- Een centrale hotspot: Een cirkelvormig gebied dat direct naar de ster is gericht, waar het meest intense zonlicht wordt ontvangen en de hoogste temperaturen worden waargenomen.
- Een Koudere Ring: Zich naar buiten uitstrekkend van de hotspot naar de rand van de planeet, wat aangeeft dat atmosferische winden de warmte niet effectief over het hele oppervlak herverdelen.
Onderzoekers ontdekten ook een lagere concentratie waterdamp in de hotspot vergeleken met het algemene atmosferische gemiddelde van de planeet. Ze theoretiseren dat dit te wijten zou kunnen zijn aan temperaturen die zo hoog zijn dat ze watermoleculen afbreken – een voorspelling die voorheen door theorie werd ondersteund, maar nu wordt bevestigd door observatie.
“Wij denken dat dit een bewijs is dat de planeet in deze regio zo heet is dat het water begint af te breken”, zei Challener. “Dat was door de theorie voorspeld, maar het is echt spannend om dit daadwerkelijk te zien met echte observaties.”
Vooruitkijken: toekomstig onderzoek en implicaties
De onderzoekers erkennen dat verdere metingen met JWST de resolutie van de atmosferische kaart van WASP-18b dramatisch kunnen verhogen. Dit zou niet alleen ons begrip van deze specifieke exoplaneet verdiepen, maar wetenschappers ook in staat stellen de atmosfeer van andere gasreuzen te bestuderen, waardoor onze kennis van planetaire systemen buiten de onze zou worden uitgebreid. Deze doorbraak vertegenwoordigt een aanzienlijke sprong voorwaarts in ons vermogen om exoplaneten te karakteriseren en te zoeken naar mogelijke tekenen van bewoonbaarheid op verre werelden.
