James Webb Teleskop erkennt Kohlendioxid in der Atmosphäre eines Exoplaneten

WASP-39 b Künstlerische Darstellung

Das James-Webb-Weltraumteleskop der NASA hat den ersten eindeutigen Beweis für Kohlendioxid in der Atmosphäre eines Planeten außerhalb des Sonnensystems erfasst. Diese Beobachtung eines Gasriesenplaneten, der einen sonnenähnlichen Stern in 700 Lichtjahren Entfernung umkreist, liefert wichtige Einblicke in die Zusammensetzung und Entstehung des Planeten. Der zur Veröffentlichung in Nature akzeptierte Befund liefert Hinweise darauf, dass Webb in Zukunft möglicherweise Kohlendioxid in den dünneren Atmosphären kleinerer Gesteinsplaneten nachweisen und messen kann.

WASP-39 b ist ein heißer Gasriese mit einer Masse von etwa einem Viertel der Masse von Jupiter (etwa so viel wie Saturn) und einem 1,3-mal größeren Durchmesser als Jupiter. Seine extreme Schwellung hängt teilweise mit seiner hohen Temperatur zusammen (etwa 1.600 Grad Fahrenheit oder 900 Grad Celsius). Im Gegensatz zu den kühleren, kompakteren Gasriesen in unserem Sonnensystem umkreist WASP-39 b seinen Stern sehr nahe – nur etwa ein Achtel der Entfernung zwischen Sonne und Merkur – und absolviert eine Umrundung in etwas mehr als vier Erdentagen. Die Entdeckung des Planeten, über die im Jahr 2011 berichtet wurde, beruhte auf bodengestützten Detektionen des subtilen, periodischen Dimmens des Lichts seines Wirtssterns, wenn der Planet durch den Stern wandert oder vor ihm vorbeizieht.

Frühere Beobachtungen von anderen Teleskopen, einschließlich der Weltraumteleskope Hubble und Spitzer der NASA, zeigten das Vorhandensein von Wasserdampf, Natrium und Kalium in der Atmosphäre des Planeten. Webbs unübertroffene Infrarotempfindlichkeit hat nun auch das Vorhandensein von Kohlendioxid auf diesem Planeten bestätigt.

Diagramme der relativen Helligkeit von 3 verschiedenen Lichtwellenlängen über der Zeit.  Der obere Graph bildet ein U-förmiges Tal, das eine Periode verringerter Helligkeit zeigt.  Der Talboden zeigt, dass der Grad der Dimmung für die 3 verschiedenen Wellenlängen unterschiedlich ist.
Eine Reihe von Lichtkurven von Webbs Nahinfrarot-Spektrograph (NIRSpec) zeigt die Helligkeitsänderung von drei verschiedenen Wellenlängen (Farben) des Lichts des WASP-39-Sternensystems im Laufe der Zeit, als der Planet am 10. Juli 2022 den Stern passierte.Bildnachweis: Illustration: NASA, ESA, CSA und L. Hustak (STScI); Wissenschaft: Das JWST Transiting Exoplanet Community Early Release Science Team

Gefiltertes Sternenlicht

Transitplaneten wie WASP-39 b, deren Umlaufbahnen wir nicht von oben, sondern von der Seite beobachten, können Forschern ideale Möglichkeiten bieten, Planetenatmosphären zu untersuchen.

Während eines Transits wird ein Teil des Sternenlichts vollständig vom Planeten verfinstert (was die allgemeine Verdunkelung verursacht) und ein Teil wird durch die Atmosphäre des Planeten übertragen.

Da verschiedene Gase unterschiedliche Farbkombinationen absorbieren, können Forscher kleine Helligkeitsunterschiede des durchgelassenen Lichts über ein Spektrum von Wellenlängen analysieren, um genau zu bestimmen, woraus eine Atmosphäre besteht. Mit seiner Kombination aus aufgeblähter Atmosphäre und häufigen Transits ist WASP-39 b ein ideales Ziel für die Transmissionsspektroskopie .

Erster eindeutiger Nachweis von Kohlendioxid

Das Forschungsteam verwendete den Nahinfrarot-Spektrographen (NIRSpec) von Webb für seine Beobachtungen von WASP-39b. Im resultierenden Spektrum der Atmosphäre des Exoplaneten stellt ein kleiner Hügel zwischen 4,1 und 4,6 Mikrometer den ersten klaren, detaillierten Beweis für Kohlendioxid dar, der jemals auf einem Planeten außerhalb des Sonnensystems nachgewiesen wurde.

„Sobald die Daten auf meinem Bildschirm erschienen, packte mich das satte Kohlendioxid-Feature“, sagte Zafar Rustamkulov, ein Doktorand an der Johns Hopkins University und Mitglied des JWST Transiting Exoplanet Community Early Release Science Teams, das diese Untersuchung durchführte. Es war ein besonderer Moment, eine wichtige Schwelle in der Exoplanetenwissenschaft zu überschreiten.“

Noch nie zuvor hat ein Observatorium solch subtile Helligkeitsunterschiede in so vielen einzelnen Farben im Bereich von 3 bis 5,5 Mikrometern in einem Transmissionsspektrum eines Exoplaneten gemessen. Der Zugang zu diesem Teil des Spektrums ist entscheidend für die Messung der Häufigkeit von Gasen wie Wasser und Methan sowie Kohlendioxid, von denen angenommen wird, dass sie in vielen verschiedenen Arten von Exoplaneten vorkommen.

„Der Nachweis eines so deutlichen Kohlendioxidsignals auf WASP-39 b verheißt Gutes für die Erkennung von Atmosphären auf kleineren, erdgroßen Planeten“, sagte Natalie Batalha von der University of California in Santa Cruz, die das Team leitet.

Das Verständnis der Zusammensetzung der Atmosphäre eines Planeten ist wichtig, weil es uns etwas über den Ursprung des Planeten und seine Entwicklung verrät. „Kohlendioxidmoleküle sind empfindliche Spurenelemente der Geschichte der Planetenentstehung“, sagte Mike Line von der Arizona State University, ein weiteres Mitglied dieses Forschungsteams. „Durch die Messung dieses Kohlendioxid-Merkmals können wir bestimmen, wie viel festes im Vergleich zu wie viel gasförmigem Material verwendet wurde, um diesen Gasriesenplaneten zu bilden. In den kommenden zehn Jahren wird JWST diese Messung für eine Vielzahl von Planeten durchführen und Einblicke in die Details der Planetenentstehung und die Einzigartigkeit unseres eigenen Sonnensystems geben.“

Diagramm der blockierten Lichtmenge gegen die Wellenlänge des Lichts mit Datenpunkten und einem Modell, das einen breiten, markanten Peak mit der Bezeichnung „Kohlendioxid, CO 2“ zeigt.
Ein Transmissionsspektrum des heißen Gasriesen-Exoplaneten WASP-39 b, das am 10. Juli 2022 von Webbs Nahinfrarot-Spektrograph (NIRSpec) aufgenommen wurde, zeigt den ersten eindeutigen Beweis für Kohlendioxid auf einem Planeten außerhalb des Sonnensystems. Dies ist auch das erste jemals erfasste detaillierte Transmissionsspektrum eines Exoplaneten, das Wellenlängen zwischen 3 und 5,5 Mikrometern abdeckt.Bildnachweis: Illustration: NASA, ESA, CSA und L. Hustak (STScI); Wissenschaft: Das JWST Transiting Exoplanet Community Early Release Science Team

Wissenschaft der frühen Freisetzung

Diese NIRSpec-Prismenbeobachtung von WASP-39 b ist nur ein Teil einer größeren Untersuchung , die Beobachtungen des Planeten mit mehreren Webb-Instrumenten sowie Beobachtungen von zwei anderen vorbeiziehenden Planeten umfasst. Die Untersuchung, die Teil des Early Release Science- Programms ist, wurde entwickelt, um der Exoplaneten-Forschungsgemeinschaft so schnell wie möglich belastbare Webb-Daten zur Verfügung zu stellen.

„Das Ziel ist es, die Beobachtungen von Early Release Science schnell zu analysieren und Open-Source-Tools zu entwickeln, die von der Wissenschaftsgemeinschaft genutzt werden können“, erklärte Vivien Parmentier, Co-Forscherin an der Universität Oxford. „Das ermöglicht Beiträge aus aller Welt und stellt sicher, dass aus den Beobachtungen der kommenden Jahrzehnte die bestmögliche Wissenschaft hervorgeht.“

Natasha Batalha, Co-Autorin des Papiers des Ames Research Center der NASA, fügt hinzu, dass „die Open-Science-Leitprinzipien der NASA sich auf unsere Early-Release-Science-Arbeit konzentrieren und einen integrativen, transparenten und kooperativen wissenschaftlichen Prozess unterstützen.“

Das James-Webb-Weltraumteleskop ist das weltweit führende Observatorium für Weltraumwissenschaften. Webb wird Rätsel in unserem Sonnensystem lösen, in ferne Welten um andere Sterne blicken und die mysteriösen Strukturen und Ursprünge unseres Universums und unseren Platz darin untersuchen. Webb ist ein internationales Programm, das von der NASA mit ihren Partnern ESA (European Space Agency) und der Canadian Space Agency geleitet wird.

Quelle: https://www.nasa.gov/feature/goddard/2022/nasa-s-webb-detects-carbon-dioxide-in-exoplanet-atmosphere

Neue Mond-Mission: MDR und Stiftung Planetarium Berlin begleiten Start von „Artemis 1“ im Livestream

Nach fast 50 Jahren schickt die NASA erstmals wieder ein Raumschiff zum Mond. MDR WISSEN und die Stiftung Planetarium Berlin begleiten den Start, der am 29. August 2022 um 14.33 Uhr geplant ist, mit einem moderierten Livestream. Alle Infos auf mdr.de/weltraum.

Wenn alles nach Plan läuft, startet am 29. August die Artemis-Mission mit dem Ziel, bald wieder Menschen auf den Mond zu bringen. „Artemis 1“ ist der erste, noch unbemannte Testflug, bei dem alle notwendigen Systeme für eine künftige astronautische Mondmission überprüft werden sollen. Die NASA-Mondrakete samt Raumkapsel wird am Cape Canaveral in Florida (USA) zum durchschnittlich 385.000 Kilometer entfernten Mond aufbrechen.

MDR WISSEN und die Stiftung Planetarium Berlin begleiten dieses historische Ereignis gemeinsam. Ab 13.45 Uhr melden sich Kristin Linde von der Stiftung Planetarium Berlin und Karsten Möbius von MDR WISSEN per Livestream auf mdr-wissen.de und dem Youtube-Kanal der Stiftung Planetarium Berlin und des MDR. Neben kommentierten Livebildern zum Start der Mondrakete erwartet die Zuschauerinnen und Zuschauer Wissenswertes rund um die „Artemis“-Missionen, Interviews mit Expertinnen und Experten sowie Einblicke in die künftigen Pläne auf dem Mond.

So wird zum Beispiel Astronaut Matthias Maurer erzählen, warum er bereit ist, ein Jahr auf dem Mond zu verbringen. Planetologe Ulrich Köhler vom Deutschen Zentrum für Luft-und Raumfahrt kennt die Ziele der Mission und die Hoffnungen auf neue Erkenntnisse über den Mond. Sein Kollege, Strahlenbiologe Thomas Berger, schaut auf die besonderen Herausforderungen des Fluges. Dr. Marc Steckling erklärt die Rolle, die das europäische Service-Modul für das Raumschiff spielt. Und Annett Feige von Jena Optronik erklärt, wie ihre Firma mit dem in Thüringen gebauten Navigationsgerät „Star Tracker“ dafür sorgt, dass sich das Raumschiff auf dem Weg zum Mond nicht verfliegt. Unterstützung bekommen Kristin Linde und Karsten Möbius außerdem von einem ausgewiesenen Kenner der Raumfahrt: Martin Tajmar, Professor für Raumfahrtsysteme an der Technischen Universität Dresden.

Wenn alles gut läuft, hebt die Mega-Mondrakete SLS um 14.33 Uhr deutscher Zeit ab. Das Startfenster ist dann für zwei Stunden geöffnet. So lange läuft der Stream. Falls doch etwas dazwischenkommt, beginnt das Spiel am 2. September um 18 Uhr von vorn.

Voraussichtlich 2024 soll „Artemis 2“ als erste astronautische Folgemission mit vier Astronauten einen Mondvorbeiflug starten. Die erste astronautische Mondlandung ist dann mit „Artemis 3“ im Jahr 2025 geplant. Das Mondprogramm der NASA nennt sich „Artemis“ – nach der griechischen Göttin des Mondes und in Anlehnung an „Apollo“, dem Namensgeber der bisherigen Mond-Missionen und Zwillingsbruder von Artemis.

Hier ist der Start live zu sehen:
https://www.youtube.com/mdr
https://www.youtube.com/stiftungplanetariumberlin

Den Stream und weitere Schwerpunkte zum Thema gibt es außerdem auf mdr.de/weltraum und auf ardalpha.de, dem gemeinsamen Bildungs- und Wissensportal der ARD.

https://www.mdr.de/presse/unternehmen/presseinformation-mond-mission-artemis-eins-im-livestream-100.html

Exoplanet TOI-1452 b: Mögliche Wasserwelt im Visier

Künstlerische Darstellung des potenziellen Ozeanplaneten TOI-1452 b. © Benoit Gougeon, Université de Montréal

Ein vielleicht ebenfalls blauer Planet – 100 Lichtjahre von uns entfernt: Astronomen haben in einem Doppelsternsystem einen Exoplaneten entdeckt, der möglicherweise vollständig von einem tiefen Ozean bedeckt ist. TOI-1452 b ist etwas größer als die Erde und umkreist einen der beiden Sterne in einem Abstand, der flüssiges Oberflächenwasser ermöglichen könnte. Seine Dichte lässt auf einen hohen Anteil an leichter Substanz schließen – vermutlich handelt es sich dabei um Wasser. Scharfe Blicke mit dem James Webb Space Telescope sollen TOI-1452 b nun weitere Geheimnisse entlocken, sagen die Wissenschaftler.

Es wimmelt von Planeten im Weltall: Tausende von Himmelskörpern haben Astronomen um ferne Sterne bereits entdeckt. Mittlerweile richtet sich das Interesse deshalb auf die speziellen Exemplare. Besonders im Visier der Forschung stehen Exoplaneten, die ähnliche Merkmale aufweisen wie unsere kosmische Heimat. Ein zentraler Aspekt ist dabei der blaue Schatz der Erde. Denn flüssiges Wasser avancierte bei uns bekanntlich zum Lebenselixier: Es ist die Voraussetzung für die Existenz aller irdischen Organismen und man geht davon aus, dass ihre Entwicklungsgeschichte in den Ozeanen begann. Nun fügt das Astronomenteam um Charles Cadieux, Doktorand an der Université de Montréal, der kleinen Sammlung potenzieller Wasserwelten einen besonders vielversprechenden Kandidaten hinzu.

Auf die Spur des Exoplaneten brachten die Forscher Daten das Weltraumteleskops TESS der NASA, das den Himmel nach Planetensystemen in unserer kosmischen Nachbarschaft durchscannt. In einem etwa 100 Lichtjahre von der Erde entfernten System im Sternbild Drache erfasste TESS interessante Signale: Alle elf Tage kam es zu einer leichten Helligkeitsabnahme, die offenbar auf das Vorüberziehen eines Planeten zurückzuführen ist. Dieser Spur gingen die Forscher anschließend genauer nach. Dabei zeichneten sich immer interessantere Aspekte ab und so setzte das Team verschiedene astronomische Einrichtungen und Instrumente ein, um möglichst detaillierte Informationen zu sammeln.

Spannende Merkmale

Zunächst wurde deutlich, dass das Sternsystem nicht aus einem, sondern aus zwei Sternen besteht, die kleiner als unsere Sonne sind. Sie umkreisen einander in einer Entfernung, die etwa dem Zweieinhalbfachen der Entfernung zwischen der Sonne und Pluto entspricht. Deshalb hatte sie das TESS-Teleskop zunächst nur als einen einzigen Lichtpunkt wahrgenommen. Doch eine am kanadischen Observatoire du Mont-Mégantic (OMM) installierte Kamera konnte das Signal schließlich auflösen, um die beiden Objekte zu unterscheiden. So wurde auch deutlich, dass der Exoplanet den Stern TOI-1452 des Duos umkreist. Den Berechnungen zufolge bekommt er dabei Energiemengen ab, die zu gemäßigten Bedingungen führen könnten, die flüssiges Wasser auf der Oberfläche ermöglichen.

Aus den Transitdaten ging hervor, dass der Planet etwa 70 Prozent größer als die Erde ist. Um die Masse des Planeten zu bestimmen, kam dann die Radialgeschwindigkeitsmethode zum Einsatz, die Rückschlüsse auf die Merkmale eines Planeten anhand seines Schwerkraft-Einflusses auf seinen Zentralstern ermöglicht. Dabei kam das Instrument „SPIRou“ am OMM zum Einsatz, das besonders für die Untersuchung von Sternen mit geringer Masse wie TOI-1452 geeignet ist, da es im Infrarotspektrum arbeitet, in dem diese Sterne am hellsten leuchten. Wie das Team berichtet, ergaben die Datenauswertungen eine Masse von TOI-1452, die etwa dem Fünffachen der Erde entspricht.

Ein Ozeanplanet?

„Sein Radius und seine Masse lassen auf eine viel geringere Dichte schließen, als man sie bei einem Planeten erwarten würde, der im Wesentlichen aus Metall und Gestein besteht, wie die Erde“, sagt Cadieux. Die Merkmale lassen sich dadurch erklären, dass ein großer Teil der Masse aus leichteren Materialien besteht. Eine plausible Erklärung wäre dabei Wasser. „TOI-1452 b ist einer der besten Kandidaten für einen Ozeanplaneten, die wir bisher gefunden haben“, sagt Cadieux. Aus Modellsimulationen der Wissenschaftler ging hervor, dass TOI-1452 b aus bis zu 30 Prozent Wasser bestehen könnte. Er wäre damit eine ausgesprochene Wasserwelt. Denn obwohl die Erde manchmal als blauer Planeten bezeichnet wird, weil etwa 70 Prozent ihrer Oberfläche von Ozeanen bedeckt sind, ist sie eigentlich ein eher trockener Planet: Wasser macht tatsächlich nur etwa ein Prozent der irdischen Masse aus.

TOI-1452 b ist nun ein perfekter Kandidat für weitere Beobachtungen mit dem James Webb Space Telescope, sagen die Wissenschaftler. Er ist auch nahe genug an der Erde, sodass die Forscher hoffen, seine Atmosphäre untersuchen zu können, um weitere Hinweise darauf zu gewinnen, ob es sich tatsächlich um einen Ozeanplaneten handelt. Ein Glücksfall ist zudem, dass er sich in einer Region des Himmels befindet, die das Webb-Teleskop das ganze Jahr über beobachten kann. „Unsere geplanten Untersuchungen mit dem Webb-Teleskop werden entscheidend dazu beitragen, TOI-1452 b besser zu verstehen“, sagt René Doyon von der Université de Montréal. „Sobald möglich, werden wir Zeit auf Webb buchen, um diese geheimnisvolle Welt zu beobachten.“

Quelle: University of Montreal, Fachartikel: The Astronomical Journal, doi: 10.3847/1538-3881/ac7cea

https://www.wissenschaft.de/astronomie-physik/moegliche-wasserwelt-im-visier/


Ein Planet … Ozean?

  Gepostet am 24. August 2022 von Marie-Eve Naud

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Ein Team von Astronomen der Universität Montreal gibt die Entdeckung eines möglicherweise mit Wasser bedeckten Exoplaneten bekannt, der dank verschiedener Instrumente am Boden und im Weltraum, die teilweise in Kanada entwickelt wurden, ein ideales Ziel für das James Webb Space Telescope ist.

Künstlerische Darstellung des Exoplaneten TOI-1452 b, eines kleinen Planeten, der möglicherweise vollständig von einem tiefen Ozean bedeckt ist. Bildnachweis: Benoit Gougeon, Universität Montreal .

Charles Cadieux, der Doktorand, der die Entdeckung des
Exoplaneten TOI-1452 b leitete. Mit freundlicher Genehmigung Foto .

Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung von Charles Cadieux , Doktorand an der Universität Montreal und Mitglied des Institute for Research on Exoplanets (iREx), gibt die Entdeckung von TOI-1452 b bekannt, einem Exoplaneten, der einen der kleinen Sterne von a umkreist Binärsystem im Sternbild des Drachen, 100 Lichtjahre von der Erde entfernt. 

Der Planet, etwas größer und massiver als die Erde, befindet sich in einem Abstand von seinem Stern, der es ihm ermöglicht, eine Temperatur aufrechtzuerhalten, die weder zu heiß noch zu kalt ist, als dass flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche existieren könnte. Astronomen glauben auch, dass es sich um einen „Ozeanplaneten“ handeln könnte, eine Art Planet, der vollständig von einer dicken Wasserschicht bedeckt wäre, deren Zusammensetzung an die bestimmter Monde von Jupiter und Saturn erinnert. 

In einem Artikel, der am 12. August im Astronomical Journal erschien, beschreiben Charles Cadieux und sein Team die verschiedenen Beobachtungen, die gesammelt wurden, um die Natur und Eigenschaften dieses Exoplaneten zu klären.

„Ich bin sehr stolz auf diese Entdeckung, weil sie die Qualität lokaler Astronomen und Instrumente unterstreicht“, sagt René Doyon , Professor an der Université de Montréal und Direktor von iREx und dem Observatoire du Mont-Megantic (WMO). Ohne das Mont-Mégantic-Observatorium, das in unseren Labors entwickelte SPIRou-Instrument und eine innovative Analysemethode, die von unseren Forschungsmitarbeitern entwickelt wurde, hätten wir diesen einzigartigen Exoplaneten nicht entdecken können.“

Das Mont-Mégantic-Observatorium im Herzen der Entdeckung

Das Mont-Mégantic-Observatorium in den östlichen Townships von Quebec verfügt über ein 1,6-m-Teleskop, das diese Entdeckung bestätigte. Bildnachweis: Emir Chouchane, Universität Montreal .

Es war dem TESS-Weltraumteleskop der NASA zu verdanken, das den Himmel auf der Suche nach Planetensystemen abtastet, die unserem am nächsten sind, dass das Team diesem seltsamen Exoplaneten auf die Spur kam. TESS-Beobachtungen legten nahe, dass sich in diesem Doppelsternsystem ein Exoplanet befinden könnte, der etwa 70 % größer ist als die Erde, da alle 11 Tage eine leichte Abnahme der Helligkeit des Sterns beobachtet wurde.  

Charles Cadieux gehört zu einer Gruppe von Astronomen, die potenzielle Planeten verfolgen, die von TESS am Boden entdeckt wurden, um ihre Natur zu bestätigen und ihre Eigenschaften zu klären. Dazu verwendet er die von David Lafrenière , Professor an der Universität Montreal, und seinem Doktoranden François-René Lachapelle entworfene PESTO-Kamera , die am Teleskop des Observatoire du Mont-Mégantic in den Eastern Townships installiert ist. 

„Das Mont-Mégantic-Observatorium spielte eine entscheidende Rolle bei der Bestätigung der Existenz dieses Planeten und der Bestimmung seines Radius“, erklärt Charles Cadieux . In diesem Fall handelte es sich nicht um eine Routineprüfung, da sichergestellt werden musste, dass das von TESS erfasste Signal einem Exoplaneten um TOI-1452, dem massereicheren der beiden Sterne dieses Doppelsternsystems, entspricht. 

Der Stern TOI-1452, viel kleiner als die Sonne, befindet sich tatsächlich in einem Doppelsystem, das einen anderen Stern ähnlicher Größe enthält. Die beiden Sterne befinden sich in einer Umlaufbahn umeinander und der Abstand zwischen ihnen (97 astronomische Einheiten oder etwa das Zweieinhalbfache des Abstands zwischen Sonne und Pluto) ist so gering, dass das TESS-Teleskop sie nur wie einen einzigen Lichtpunkt sieht . Die PESTO-Kamera hat eine ausreichende Auflösung, um sie zu unterscheiden. Beobachtungen mit dem Instrument bestätigten, dass der Exoplanet tatsächlich den Stern TOI-1452 umkreist. Nachfolgende Beobachtungen eines japanischen Teams deuteten in die gleiche Richtung. 

Das Genie der Quebecer Forscher bei der Arbeit

Um die Masse des Planeten zu bestimmen, beobachtete das Team das System anschließend mit dem SPIRou-Instrument , das auf Hawaii am Canada-France-Hawaii Telescope installiert ist. Dieses Instrument, das größtenteils in Kanada entwickelt wurde, ist ideal für die Untersuchung von Sternen mit geringer Masse wie TOI-1452, da es im Infrarotbereich arbeitet, wo diese Sterne am hellsten sind. Fast 50 Stunden Beobachtung waren noch nötig, um eine Schätzung der Masse des Planeten zu erhalten, die fast das Fünffache der Erde betragen würde. 

Das SPIRou-Instrument, das teilweise von einem kanadischen Team entwickelt wurde,
ermöglichte es, die Masse des Exoplaneten zu bestimmen und damit seine Natur zu klären. Bildnachweis : S.Chastanet – CNRS/OMP .

Die Forscher Étienne Artigau und Neil Cook , ebenfalls von iREx an der Université de Montréal, spielten eine Schlüsselrolle bei der Analyse dieser Daten. Dank einer sehr innovativen Analysemethode, die sie entwickelt haben, war es möglich, die Existenz des Exoplaneten in den Daten von SPIRou aufzudecken.

„Die LBL-Methode [für line-by-line ] ermöglicht es, die von SPIRou erhaltenen Daten von vielen Störsignalen zu bereinigen und die schwache Signatur von Planeten wie dem von unserem Team entdeckten aufzudecken“, sagt Étienne Artigau . 

Dem Team gehören auch mehrere andere Forscher aus Quebec an, darunter Farbod Jahandar und Thomas Vandal , zwei weitere Doktoranden der Universität Montreal. Die erste führte eine Analyse der chemischen Zusammensetzung des Sterns TOI-1452 durch, die hilft, die innere Struktur des Planeten und damit seine Natur abzuleiten. Der zweite Student trug zur Analyse der mit SPIRou erfassten Daten bei. 

Eine Welt aus Wasser

Der Exoplanet TOI-1452 b mag felsig sein wie die Erde, aber sein Radius, seine Masse und seine Dichte deuten darauf hin, dass es sich um eine ganz andere Welt als unsere handelt. Die Erde ist ein besonders trockener Planet. Obwohl er manchmal als blauer Planet bezeichnet wird – in Anlehnung an die Ozeane, die etwa 70 % seiner Oberfläche bedecken – macht Wasser nur einen vernachlässigbaren Bruchteil seiner Masse aus, weniger als ein Prozent. 

Unter den Exoplaneten könnte es Welten geben, in denen viel mehr Wasser vorhanden ist. In den letzten Jahren haben Astronomen mehrere dieser Planeten mittlerer Größe zwischen Erde und Neptun (der etwa 3,8-mal so groß wie die Erde ist) entdeckt, für die sowohl der Radius als auch die Masse bekannt sind. Einige dieser Planeten haben eine Dichte, die nur erklärt werden kann, wenn ein großer Teil der Masse aus Materialien besteht, die leichter sind als diejenigen, aus denen die innere Struktur der Erde besteht, wie beispielsweise Wasser. Diese hypothetischen Welten tragen den Spitznamen „Ozeanplaneten“.

„Der Exoplanet TOI-1452 b ist einer der besten Kandidaten für den Titel ‚Ozeanplanet‘, den wir kennen“, sagt Charles Cadieux . „Radius und Masse des Planeten deuten auf eine geringere Dichte hin, als man von einem Planeten erwarten würde, der wie die Erde hauptsächlich aus Metall und Gestein besteht. »

Künstlerische Darstellung der Oberfläche von TOI-1452 b, der ein „Ozeanplanet“ sein könnte, d.h. ein Planet, der vollständig von einer dicken Schicht aus flüssigem Wasser bedeckt ist. Bildnachweis: Benoit Gougeon, Universität Montreal . 

Mykhaylo Plotnykov und Diana Valencia von der University of Toronto sind Spezialisten für Modelle der inneren Struktur von Exoplaneten. Für TOI-1452 b lässt die Analyse dieser Spezialisten den Schluss zu, dass der Anteil der Wassermasse des Planeten 30 % erreichen könnte, d. h. einen Anteil ähnlich dem bestimmter natürlicher Satelliten des Sonnensystems wie Ganymed und Callisto , Monde des Jupiter, oder Titan und Enceladus, Monde des Saturn.

Die Fortsetzung mit dem James Webb Space Telescope

Ein Exoplanet wie TOI-1452 b ist ein Hauptziel für das Webb-Weltraumteleskop . Es ist einer der wenigen bekannten gemäßigten Planeten, der Eigenschaften aufweist, die mit denen einer Wasserwelt kompatibel sind. Er ist der Erde so nah, dass wir hoffen können, seine Atmosphäre zu untersuchen und somit zu bestätigen, dass es sich tatsächlich um einen „Meeresplaneten“ handelt. Außerdem befindet es sich glücklicherweise in einem Teil des Himmels, den das Teleskop das ganze Jahr über beobachten kann! 

René Doyon , der auch der Hauptforscher von NIRISS ist, einem der vier wissenschaftlichen Instrumente des James-Webb-Weltraumteleskops, kommt zu dem Schluss: 

„Beobachtungen mit Webb werden wesentlich sein, um die Natur von TOI-1452 b genauer zu bestimmen. Sobald wir können, werden wir um Zeit bitten, diesen seltsamen Planeten zu beobachten.“

Mehr wissen 

Der Artikel „ TOI-1452 b: SPIRou and TESS offenbaren eine Supererde in einer gemäßigten Umlaufbahn, die einen M4-Zwerg durchläuft “ wurde am 12. August 2022 im Astronomical Journal veröffentlicht . Neben Charles Cadieux, René Doyon, Étienne Artigau, Neil Cook, Farbod Jahandar und Thomas Vandal (iREx, UdeM, Kanada) sowie Mykhaylo Plotnykov und Diana Valencia (University of Toronto) umfasst das Team Nicolas B. Cowan (iREx, MSI, McGill, Kanada), Björn Benneke, Stefan Pelletier und Antoine Darveau-Bernier (iREx, UdeM, Kanada), Ryan Cloutier, ehemaliges Mitglied von iREx (Harvard, USA) und 43 Co-Autoren aus Frankreich, Brasilien, USA, Japan, Spanien, Schweiz, Portugal, Ungarn, Deutschland und Krim.

Quelle: http://www.exoplanetes.umontreal.ca/une-planete-ocean/