Webb kan planeten in een baan om witte dwergen detecteren en misschien zelfs tekenen van leven zien

In een recente studie die is geaccepteerd voor de Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society, onderzoekt een internationaal team van onderzoekers onder leiding van de Texas A&M University hoe de James Webb Space Telescope (JWST) een verscheidenheid aan exoplaneten kan detecteren die in een baan om de dichtstbijzijnde 15 witte dwergen naar de aarde draaien met behulp van zijn Mid-Infrared Instrument (MIRI) Medium Resolution Spectrograph (MRS) . Deze studie biedt het potentieel om onze kennis van exoplaneten, hun planetaire samenstellingen en of ze leven kunnen ondersteunen, uit te breiden.

Een witte dwerg is een ongelooflijk dichte ster ter grootte van de aarde die het resultaat is van een zonachtige ster die al zijn nucleaire brandstof uitput. In wezen is een witte dwerg wat onze zon zal worden aan het einde van zijn leven, miljarden jaren vanaf nu. Dus waarom zijn witte dwergen van bijzonder belang voor de zoektocht naar leven buiten de aarde?

Mary Anne Limbach, promovendus bij de afdeling Natuur- en Sterrenkunde aan de Texas A&M University en hoofdauteur van de studie, legt uit hoe moeilijk het is om biosignaturen te detecteren op planeten binnen de bewoonbare zone (HZ) van zonachtige sterren dat de zon 10 miljard keer helderder is dan de aarde. Ze zegt dat dit betekent dat de JWST-instrumenten geen aarde-analoge exoplaneet zouden kunnen detecteren vanwege het sterlicht dat het licht van de aarde-analoog die wordt afgebeeld uitstraalt.

Verwijder alle advertenties op Universe vandaag

Word lid van onze Patreon voor slechts $ 3!

Geniet van de advertentievrije ervaring voor het leven

„Aan de andere kant zijn witte dwergen, de overblijfselen van dode sterren, veel kleiner dan de zon“, zei Limbach. „In feite is de grootte (straal) van een witte dwerg ongeveer hetzelfde als de aarde. In het infrarood is een witte dwerg slechts ongeveer 100 keer helderder dan een aardanaloog. Ook hebben de meeste witte dwergen geen stervlekken of fakkels, maar blijven ze in de loop van de tijd constant helder. Dus als we in plaats daarvan een witte dwerg en aarde-analoog op 5 parsec plaatsen, kunnen we nog steeds geen aarde-analoog afbeelden, maar we zouden de 1% extra licht moeten detecteren die we ontvangen vanwege de aanwezigheid van een aarde. Dit extra licht wordt ‚infrarood overmaat‘ genoemd, de methode die we in het artikel voorstellen om witte dwerg-exoplaneten te detecteren.“ Voor de context is één parsec gelijk aan 3,26 lichtjaar.

Met behulp van deze methode ontdekten de onderzoekers dat JWST in staat was om de infrarode overmaat van koude gasreuzen exoplaneten die rond witte dwergen draaien met 15 parsecs van de aarde te detecteren, samen met gematigde of hete terrestrische exoplaneten, die zowel aard- als Mercurius-analogen bevatten, binnen 10 ontleedt vanaf de aarde. De studie bespreekt ook hoe follow-up spectroscopie-observaties met behulp van MIRI kunnen worden gebruikt om te zoeken naar biosignaturen op terrestrische werelden binnen de bewoonbare zones van witte dwergen. Hoewel deze bevindingen buitengewoon zijn, kan JWST worden gebruikt om mogelijk biosignaturen te observeren op planeten rond andere sterren dan witte dwergen?

„Transitspectroscopie, een methode om de atmosferen van exoplaneten te karakteriseren, is een andere methode die is voorgesteld om met JWST naar biosignaturen te zoeken“, legt Limbach uit. „Andere onderzoekspapers hebben het gebruik van deze techniek onderzocht voor witte dwergen en M-dwergsterren (die minder massief zijn dan de zon, maar nog steeds waterstof samensmelten). Met behulp van JWST-transitspectroscopie zou het honderden uren duren om biosignaturen op de Trappist-1-planeten te detecteren, de meest gunstige M-dwerg voor deze waarnemingen. Ter vergelijking: het detecteren van biosignaturen op een aarde-analoog die in een baan om een ​​witte dwerg met een snelheid van 5 parsecs draait, zou ongeveer 25 uur duren met onze voorgestelde infrarood-overmaatmethode. Er is echter één addertje onder het gras: we weten van de Trappist-1 exoplaneten, maar we hebben geen terrestrische exoplaneten rond witte dwergen ontdekt. Daarom is ons doel om deze exoplaneten eerst te identificeren met behulp van infraroodoverschot, zodat ze kunnen worden gekarakteriseerd.”

Het Trappist-1-systeem is een sterrenstelsel op 12 parsec (39 lichtjaar) van de aarde met ten minste zeven planeten ter grootte van de aarde in een baan rond een ster die 12 keer minder zwaar is dan onze eigen zon, met een studie uit 2021 die alle zeven planeten delen dezelfde dichtheden, wat aangeeft dat het misschien rotsachtige werelden zijn. Dus, wat heeft de toekomst in petto voor het proberen om leven buiten de aarde te vinden?

„NASA heeft plannen om een ​​telescoop te bouwen die in staat is om bewoonbare exoplaneten rond zonachtige sterren in beeld te brengen, maar er zijn geen geplande toekomstige infraroodruimte-observatoria met gevoeligheden die vergelijkbaar zijn met JWST“, zei Limbach. “Dus observaties met het JWST/MIRI-instrument zijn misschien wel onze enige kans om te zoeken naar leven rond nabijgelegen witte dwergen. Als er een overvloed aan leven bestaat op deze obscure locatie, zullen we waarschijnlijk in de nabije toekomst biosignaturen op deze werelden detecteren met JWST lang voordat we observatoria hebben die aardanalogen kunnen karakteriseren die rond zonachtige sterren draaien.“

Zoals altijd, blijf wetenschap doen en blijf omhoog kijken!

Uitgelichte afbeelding: Artistieke weergave van een planeet en komeet in een baan om een ​​witte dwerg. (Tegoed: NASA, ESA en Z. Levy (STScI)

Kommentar verfassen

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert