En illustrasjon av WASP-39 b og dens stjerne. (NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)) Et tidlig – og spennende – vitenskapelig resultat fra James Webb Space Telescope (JWST) ble kunngjort i dag: den første entydige påvisningen av karbondioksid i atmosfæren til en eksoplanet. Dette er det første detaljerte beviset for karbondioksid som noen gang er oppdaget på en planet utenfor vårt solsystem.
Planeten heter WASP-39b og er en het gasskjempe med en masse omtrent som til Saturn, i en veldig nær bane til en sollignende stjerne 700 lysår unna.
Planeten ble oppdaget i 2011 av WASP (Wide Angle Search for Planets) konsortium ved å bruke bakkebaserte teleskoper mens planeten passerte, eller passerte foran vertsstjernen.
Etterfølgende observasjoner av eksoplaneten med romteleskopene Hubble og Spitzer avslørte en betydelig mengde vanndamp i atmosfæren, så vel som natrium og kalium. Men nå har JWSTs enestående infrarøde følsomhet bekreftet tilstedeværelsen av karbondioksid også på denne planeten.
'Grunnen til at vi ikke hadde klart å identifisere CO definitivttoi atmosfæren til WASP-39 b tidligere var at vi aldri hadde et teleskop som kunne produsere spektre over det riktige bølgelengdeområdet,' sa Eliza Kempton, en førsteamanuensis i astronomi ved University of Maryland, som var en del av forskerteamet som gjorde denne oppdagelsen.
'Denne oppdagelsen viser oss at Webb holder løftet om å være et transformasjonsanlegg for astronomiske observasjoner.'
'Dette var også et eksperiment uten sidestykke innen åpen vitenskap som vi er veldig stolte av,' sa Natalie Batalha ved University of California i Santa Cruz, som leder teamet.
'Over 300 forskere fra hele verden deltar,' sa hun på Twitter.
Lagets papir er nå på arXiv , men den har også blitt akseptert for publisering i Natur og skal vises på nettet neste uke.
Karbondioksid er naturlig tilstede i jordens atmosfære som en del av karbonsyklusen, men slippes også ut i økende grad av menneskelige aktiviteter. Forskere føler at det å finne COtoi atmosfæren til en annen verden er et viktig skritt mot å finne kjemiske biosporere av utenomjordisk liv.
Å studere eksoplanetatmosfærer var et av de svært etterlengtede forskningsområdene for JWST. Forskerteamet brukte teleskopets Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) for sine observasjoner av WASP-39 b.
I en pressemelding sa Kempton at de mottok en tidlig versjon av spekteret – før noen hadde merket dets funksjoner – og tilstedeværelsen av karbondioksid var umiddelbart tydelig.
'Formen på spekteret er umiskjennelig for en som meg som modellerer eksoplanetatmosfærer for å leve av,' hun sa .
'Dette er veldig forskjellig fra alle tidligere eksoplanetatmosfæreobservasjoner der vi typisk ville gått gjennom en mye mer involvert prosess med å sammenligne mange forskjellige mulige atmosfæremodeller med dataene for å overbevise oss selv om at vi har oppdaget et spesifikt atom eller molekyl. For Webb-observasjonen av WASP-39 b, COtositter bare der og vinker: 'Hei! Jeg er her!''
Spekteret til eksoplanetens atmosfære viser er en liten 'bakke' mellom 4,1 og 4,6 mikron. Kempton forklarte at ingen andre observatorier noen gang har målt så subtile forskjeller i lysstyrke for så mange individuelle farger over 3 til 5,5 mikron-området i et eksoplanet-transmisjonsspektrum før.
«Tilgang til denne delen av spekteret er avgjørende for å måle forekomster av gasser som vann og metan, samt karbondioksid, som antas å eksistere i mange forskjellige typer eksoplaneter,» pressemeldingen sa .
10. juli 2022 observerte JWST WASP-39 i åtte timer, målte lysstyrken og ventet på at den skulle bli formørket av planeten WASP-39b. Dette er den samme transittteknikken som brukes av NASAs Kepler- og TESS-oppdrag for å finne eksoplaneter, med en nøkkelforskjell, Batalha forklart på Twitter .
'Kepler og TESS observerer transitt i 'hvitt lys', mens JWST kan observere en transitt i hundrevis av farger på en gang. JWST kan gjøre dette fordi den er utstyrt med spektrografer som sprer hvitt lys inn i infrarøde regnbuer av farger,» sa .
'Å oppdage et så tydelig signal av karbondioksid på WASP-39 b lover godt for deteksjon av atmosfærer på mindre, jordiske planeter.'
Under en transitt overskygges noe av stjernelyset fullstendig av planeten, noe som forårsaker en dimming av stjernelyset. Men noe lys sendes gjennom planetens atmosfære.
Fordi ulike gasser absorberer ulike kombinasjoner av farger, kan forskere analysere små forskjeller i lysstyrken til det transmitterte lyset over et spektrum av bølgelengder og bestemme nøyaktig hva en atmosfære er laget av.
WASP-39 b går i bane svært nær stjernen sin – bare omtrent en åttendedel av avstanden mellom solen og Merkur – fullføre en bane på litt over fire jorddager. Med sin kjente atmosfære og hyppige transitter visste teamet at WASP-39 b var et ideelt tidlig mål.
'Det er utrolig å se ESA NIRSpec-instrumentet produsere disse utrolige dataene så tidlig i oppdraget, når vi vet at vi fortsatt kan forbedre datakvaliteten fremover,' sa Sarah Kendrew, ESA Webb MIRI instrument- og kalibreringsforsker ved Space Telescope Science Institute i Baltimore.
JWST-teamet sa at det å forstå sammensetningen av en planets atmosfære er viktig fordi det forteller oss noe om planetens opprinnelse og hvordan den utviklet seg.
'Å se dataene for første gang var som å lese et dikt i sin helhet, da vi før bare hadde hvert tredje ord,' la til teammedlem Laura Kreidberg fra Max Planck Institute for Astronomy i Heidelberg, Tyskland.
«Disse første resultatene er bare begynnelsen; Early Release Science-dataene har vist at Webb presterer vakkert, og mindre og kjøligere eksoplaneter (mer som vår egen jord) er innen rekkevidde.'
Og teamet håper denne tidlige utgivelsen vil aktivere og oppmuntre andre team til å samarbeide og dele mengden av data som JWST nå begynner å produsere.
'Målet er å analysere tidlige utgivelsesvitenskapelige observasjoner raskt og utvikle åpen kildekodeverktøy som vitenskapsmiljøet kan bruke,' forklart Vivien Parmentier fra Oxford University i Storbritannia.
'Dette muliggjør bidrag fra hele verden og sikrer at best mulig vitenskap vil komme ut av de kommende tiårene med observasjoner.'
Denne artikkelen ble opprinnelig publisert av Universet i dag . Les original artikkel .