Onderzoekers die met de James Webb-ruimtetelescoop van de NASA observeren, hebben kenmerken van silicaatwolken in de atmosfeer van een verre planeet ontdekt. De atmosfeer stijgt, mengt en beweegt voortdurend gedurende zijn 22 uur durende dag, waarbij heter materiaal omhoog wordt gebracht en kouder materiaal omlaag wordt geduwd.
De resulterende veranderingen in helderheid zijn zo dramatisch dat dit het meest veranderlijke object met planeetmassa is dat tot nu toe bekend is. Het team, onder leiding van Brittany Miles van de Universiteit van Arizona, heeft met de gegevens van Webb ook buitengewoon duidelijke waarnemingen gedaan van water, methaan en koolmonoxide, en aanwijzingen gevonden voor kooldioxide. Dit is het grootste aantal moleculen dat ooit in één keer is vastgesteld op een planeet buiten ons zonnestelsel.
De planeet, VHS 1256 b genaamd, staat op ongeveer 40 lichtjaar afstand en draait niet om één, maar om twee sterren over een periode van 10.000 jaar. "VHS 1256 b staat ongeveer vier keer zo ver van zijn sterren af als Pluto van onze zon, waardoor het een geweldig doelwit is voor Webb", aldus Miles. "Dat betekent dat het licht van de planeet niet vermengd is met het licht van zijn sterren." Hoger in zijn atmosfeer, waar de silicaatwolken kolken, bereiken de temperaturen een verschroeiende 830 graden Celsius.
Binnen die wolken nam Webb zowel grotere als kleinere silicaatstofkorrels waar, die in een spectrum worden getoond. "De fijnere silicaatkorrels in zijn atmosfeer kunnen meer lijken op kleine rookdeeltjes", aldus co-auteur Beth Biller van de Universiteit van Edinburgh in Schotland. "De grotere korrels lijken misschien meer op zeer hete, zeer kleine zanddeeltjes."
VHS 1256 b heeft een lage zwaartekracht in vergelijking met massievere bruine dwergen, wat betekent dat zijn silicaatwolken hoger in zijn atmosfeer kunnen verschijnen en blijven waar Webb ze kan waarnemen. Een andere reden waarom de hemel zo turbulent is, is de leeftijd van de planeet. In astronomische termen is hij vrij jong. Hij is nog maar 150 miljoen jaar oud en zal nog miljarden jaren veranderen en afkoelen.
In veel opzichten beschouwt het team deze bevindingen als de eerste "munten" uit een spectrum dat onderzoekers als een schatkist met gegevens beschouwen. In veel opzichten zijn ze nog maar net begonnen met het identificeren van de inhoud. "We hebben silicaten geïdentificeerd, maar om beter te begrijpen welke korrelgroottes en vormen passen bij specifieke soorten wolken is nog veel extra werk nodig", aldus Miles. "Dit is niet het laatste woord over deze planeet - het is het begin van een grootschalige modellering van de complexe gegevens van Webb."
Hoewel alle kenmerken die het team heeft waargenomen ook door andere telescopen op andere planeten elders in de Melkweg zijn waargenomen, hebben andere onderzoeksteams er meestal maar één tegelijk geïdentificeerd. "Geen enkele andere telescoop heeft voor een enkel doelwit zoveel kenmerken tegelijk waargenomen," aldus co-auteur Andrew Skemer van de Universiteit van Californië in Santa Cruz. "We zien veel moleculen in een enkel spectrum van Webb die de dynamische wolken- en weersystemen van de planeet in detail beschrijven."
Het team kwam tot deze conclusies door het analyseren van gegevens die bekend staan als spectra, verzameld door twee instrumenten aan boord van Webb, de Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) en het Mid-Infrared Instrument (MIRI). Omdat de planeet op zo'n grote afstand van zijn sterren draait, konden de onderzoekers hem rechtstreeks observeren, in plaats van de transit-techniek of een coronagraaf te gebruiken om deze gegevens te verzamelen.
In de komende maanden en jaren zal er nog veel meer te leren zijn over VHS 1256 b wanneer dit team - en anderen - de infraroodgegevens met hoge resolutie van Webb blijven doornemen. "Een zeer bescheiden hoeveelheid telescooptijd levert een enorm rendement op," voegde Biller eraan toe. "Met slechts een paar uur aan observaties hebben we wat aanvoelt als een oneindig potentieel voor aanvullende ontdekkingen."
Wat gebeurt er over miljarden jaren met deze planeet? Omdat hij zo ver van zijn sterren staat, zal hij na verloop van tijd kouder worden en kan de hemel veranderen van bewolkt in helder.
De onderzoekers namen VHS 1256 b waar in het kader van Webb's Early Release Science-programma, dat bedoeld is om de astronomische gemeenschap te helpen bij het karakteriseren van planeten en de schijven waarin ze worden gevormd. Het artikel van het team, getiteld "The JWST Early Release Science Program for Direct Observations of Exoplanetary Systems II: A 1 to 20 Micron Spectrum of the Planetary-Mass Companion VHS 1256-1257 b", wordt op 22 maart gepubliceerd in The Astrophysical Journal Letters.
De James Webb-ruimtetelescoop is 's werelds belangrijkste observatorium voor ruimtewetenschap. Webb zal mysteries in ons zonnestelsel oplossen, verder kijken naar verre werelden rond andere sterren en de mysterieuze structuren en oorsprong van ons universum en onze plaats daarin onderzoeken. Webb is een internationaal programma dat wordt geleid door NASA met zijn partners, ESA (Europees Ruimteagentschap) en het Canadese Ruimteagentschap.
Bron: NASA
