Hubble detecteert waterdamp in de atmosfeer van Gliese 9827d
Astronomen hebben met behulp van de Wide Field Camera 3 van de Hubble Space Telescope waterdamp gevonden in het transmissiespectrum van de exoplaneet Gliese 9827d.
Gliese 9827 is een heldere ster van spectraalklasse K die ongeveer 97 lichtjaar van ons is verwijderd n de richting van het sterrenbeeld Vissen – Pisces.
De ster is ook bekend als GJ 9827, K2-135 en EPIC 246389858. Tot nu toe zijn er met behulp van de Kepler K2-missie van de Kepler Space Telescope drie grote planeten gevonden.
De buitenste planeet, Gliese 9827d draait met een periode van 6,2 dagen om zijn ster heen en heeft een straal van 1,96 keer de die van de Aarde.
Hubble heeft deze planeet gedurende 11 transities waargenomen. Tijdens een transitie beweegt de planeet voorlangs zijn ster. Die transities beslaan een periode van drie jaar.
Tijdens een transitie wordt het sterlicht door de atmosfeer van de planeet gefilterd en in dat spectrum zijn nu vingerafdrukken van watermoleculen gevonden.
“Dit zou de eerste keer zijn dat we via atmosferische detectie direct kunnen aantonen dat deze planeten met een waterrijke atmosfeer daadwerkelijk rond andere sterren kunnen bestaan”, zegt dr. Björn Benneke, astronoom bij het Trottier Institute for Research on Exoplanets van de universiteit van Montreal. Canada.
“Dit is een belangrijke stap in de richting van het bepalen van de prevalentie en de diversiteit van atmosferen op rotsachtige planeten.”
“Water op een planeet die zo klein is, is een historische ontdekking. Het komt dichter dan ooit bij het karakteriseren van werkelijk aardachtige werelden”, zegt dr. Laura Kreidberg, astronoom aan het Max Planck Instituut voor Astronomie.
Het blijft echter nog te vroeg om te zeggen of Hubble spectroscopisch een kleine hoeveelheid waterdamp heeft gemeten in een opgezwollen waterstofrijke atmosfeer, of dat de atmosfeer van de planeet grotendeels uit water bestaat, achtergelaten nadat een oer-waterstof-heliumatmosfeer onder stellaire straling was verdampt.
“Ons waarneemprogramma is specifiek ontworpen met als doel niet alleen de moleculen in de atmosfeer van planeten te detecteren, maar ook daadwerkelijk specifiek naar waterdamp te zoeken.”
“Beide resultaten zouden opwindend zijn, of waterdamp nu dominant is of slechts een klein onderdeel in een waterstofdominante atmosfeer.”
“Tot nu toe waren we er niet in geslaagd de atmosfeer van zo’n kleine planeet direct te detecteren. En nu komen we langzaam in dit bereikt terecht”, zei dr. Benneke.
“Op een gegeven moment, als we kleinere planeten bestuderen, moet er een overgang zijn waarbij er geen waterstof meer is op deze kleine werelden, en ze een atmosfeer hebben die meer lijkt op die van Venus (die wordt gedomineerd door koolstofdioxide).”
Omdat Gliese 9827d net zo heet is als Venus, met een temperatuur van ± 430 °C, zou het zeker een onherbergzame, stomende wereld zijn als de atmosfeer overwegend uit waterdamp zou bestaan.
Momenteel heeft het team twee mogelijkheden.
Eén scenario is dat de planeet nog steeds vastzit aan een waterstofrijke atmosfeer vol water, waardoor het een mini-Neptunus is. Als alternatief zou het een warme versie van Jupiter ’s maan Europa kunnen zijn, die onder zijn korst twee keer zoveel water heeft als de Aarde.
“Gliese 9827d zou half water, half rots kunnen zijn. En er zou een hoop waterdamp bovenop een kleiner rotsachtig lichaam kunnen zitten,” zei dr. Benneke.
Als de planeet nog een waterrijke atmosfeer heeft, dan moet deze zich verder van zijn moederster hebben gevormd dan de huidige locatie, waar de temperatuur laag is en water beschikbaar is in de vorm van ijs.
In dit scenario zou de planeet dan dichter naar zijn ster zijn gemigreerd en meer straling hebben ontvangen. Het waterstof werd verhit en ontsnapte, of is nog steeds bezig te ontsnappen aan de zwakke zwaartekracht van de planeet.
De alternatieve theorie is dat de planeet dichterbij de hete ster is ontstaan, met een spoortje water in de atmosfeer.
Volgens dr. Thomas Greene, astrofysicus bij het Ames Research Center van de NASA is het waarnemen van water een toegangspoort tot het vinden van andere dingen. En opent deze Hubble-ontdekking de deur voor toekomstig onderzoek naar dit soort planeten door de Webb Space Telescope.
Webb kan met aanvullende infraroodwaarnemingen veel meer zien waaronder koolstofhoudende moleculen zoals koolmonoxide, kooldioxide en methaan.
Zodra astronomen een totale inventaris van de elementen van een planeet hebben kunnen ze die vergelijken met de ster waar de planeet omheen draait en begrijpen hoe deze is ontstaan.
De resultaten zijn in de Astrophysical Journal Letters gepubliceerd.
Artikel: Pierre-Alexis Roy et al. 2024. Water Absorption in the Transmission Spectrum of the Water World Candidate GJ 9827d. ApJL 954, L52; doi: 10.3847/2041-8213/acebf0
Eerste publicatie: 27 januari 2024
Bron: NASA/ESA/sci-news
