Astrobiologie: 2023 – Hoffen/Warten auf den großen Wums/Wow-Effekt des James Webb-Teleskop

Langsam endet das Raumfahrt Jahr 2022, das größte Highlight natürlich der start des James Webb Teleskop, seiner Inbetriebnahme und die erste Daten. Ich hoffe auf interessante und spannende Beobachtungen und Entdeckungen im Jahr 2023. Und vielleicht auch einen Durchbruch in der Astrobiologie – 2023.

Spektrum der Atmosphäre von WASP-39b, aufgenommen vom Nahinfrarotspektrometer NIRSpec des James-Webb-Teleskops.© NASA/ESA/CSA, J. Olmsted (STScI)

„Solche Daten sind ein Wendepunkt“
„Daten wie diese sind ein Wendepunkt“, sagt Natalia Batalha von der University of California in Santa Cruz. Denn solche Daten liefern ganz neue Einblicke in die Chemie, Physik und Entwicklung extrasolarer Welten – und könnten eines Tages sogar zur Entdeckung von außerirdischem Leben führen. Gleichzeitig unterstreichen die Ergebnisse, dass das James-Webb-Teleskop die hohen Erwartungen bisher mehr als erfüllt. „Diese frühen Beobachtungen sind ein Vorgeschmack auf all die weiteren erstaunlichen wissenschaftlichen Ergebnisse, die mit dem JWST zu erwarten sind“, kommentiert Laura Kreidberg, Direktorin des Max-Planck-Instituts für Astronomie in Heidelberg. 

Bei über 5000 Exoplaneten muss es einfach irgendwo Wasser geben, Ozeane wie wir sie kennen und doch auch leben (Bakterien und Pilzsporen) Und dann haben wir ja noch Interessante bzw. heiße Kandidaten für Leben, Eismonde wie Enceladus oder Europa.

Wie toll wäre es wenn es mal nicht heißen würde:

-Enceladus „könnte/vielleicht“ alle Bausteine für leben haben.

-Enceladus und Europa „könnten/vielleicht“ leben Beherbergen.

-Europa „könnte/vielleicht“ einen Ozean haben

-Exoplaneten „könnten/vielleicht“ Wasser und primitives leben beherbergen.

Ich hoffe dass das James Webb Teleskop 2023, dieses „könnte/vielleicht“ in ein Eismonde und Exoplaneten „haben“ einen Ozean oder „haben“ alle Bausteine für leben, rückt. Denn die Studien wie interessant sie auch über Exoplanent und Eismonde sind, immer schwingt ein aber.. und könnte/vielleicht mit, es fehlt dieses Wow! der den Satus quo verschiebt.

Leben findet das James James Webb Teleskop auf Eismonde und Exoplaneten wahrscheinlich nicht direkt aber das muss es auch nicht. Es wäre schon ein Durchbruch in der Astrobiologie wenn das James Webb-Teleskop es schafft den Status quo von „könnte/vielleicht“ näher in Richtung Eismonde und Exoplaneten aber „haben“, zu schieben. Nicht nur um Ziele für die nächste Generation von noch leistungsfähigeren Teleskopen ausmacht.

Sondern auch die Diskussion unter Wissenschaftlern verändert. Außer dem können diese dann auch ganz anders argumentieren bei Finanzierungen von Sonden deren Länder sich dann zum beispiel durch das Eis von Enceladus oder Europa bohren um den darunter liegenden Ozean zu erforschen. Ein „haben“ ist schon ein ganz anderer Schnack als ein „könnte/vielleicht“ wenn man solche Gelder beantragen möchte bzw. Wissenschaftler ihre Vorschläge bei den Weltraumorganisationen einreichen.

2023 – Hoffen/Warten auf den großen Wums/Wow-Effekt in der Astrobiologie der Bücher umschreibt.

Christian Dauck

Webb und Keck Telescope schließen sich zusammen, um Wolken auf dem Saturnmond Titan zu verfolgen

Anmerkung des Herausgebers: Dieser Beitrag hebt Daten von Webb Science in Progress hervor, die noch nicht den Peer-Review-Prozess durchlaufen haben.

Am Samstagmorgen, dem 5. November, wachte ein internationales Team von Planetenwissenschaftlern mit großer Freude über die ersten Webb-Bilder von Titan, dem größten Saturnmond, auf. Hier beschreiben Principal Investigator Conor Nixon und andere Mitglieder des Teams des Guaranteed Time Observation (GTO) -Programms 1251 , die Webb zur Untersuchung der Atmosphäre und des Klimas von Titan verwenden, ihre ersten Reaktionen auf das Sehen der Daten.

Titan ist der einzige Mond im Sonnensystem mit einer dichten Atmosphäre, und es ist auch der einzige Planetenkörper außer der Erde, der derzeit Flüsse, Seen und Meere hat. Im Gegensatz zur Erde besteht die Flüssigkeit auf der Oberfläche von Titan jedoch aus Kohlenwasserstoffen, einschließlich Methan und Ethan, nicht aus Wasser. Seine Atmosphäre ist mit dichtem Dunst gefüllt, der sichtbares Licht verdeckt, das von der Oberfläche reflektiert wird.

Wir hatten jahrelang darauf gewartet, Webbs Infrarot-Sichtgerät zu verwenden, um Titans Atmosphäre zu untersuchen, einschließlich seiner faszinierenden Wettermuster und seiner gasförmigen Zusammensetzung, und auch durch den Dunst zu sehen, um Albedo-Merkmale (helle und dunkle Flecken) auf der Oberfläche zu untersuchen. Die Atmosphäre von Titan ist unglaublich interessant, nicht nur wegen ihrer Methanwolken und Stürme, sondern auch wegen dessen, was sie uns über die Vergangenheit und Zukunft von Titan sagen kann – einschließlich der Frage, ob sie schon immer eine Atmosphäre hatte. Wir waren absolut begeistert von den ersten Ergebnissen.

Teammitglied Sebastien Rodriguez von der Universite Paris Cité war der erste, der die neuen Bilder sah, und alarmierte den Rest von uns per E-Mail:  Was für ein Aufwachen heute Morgen (Pariser Zeit)! Viele Benachrichtigungen in meiner Mailbox! Ich ging direkt zu meinem Computer und begann sofort, die Daten herunterzuladen. Auf den ersten Blick einfach außergewöhnlich! Ich glaube, wir sehen eine Wolke!“ Webb Solar System GTO-Projektleiterin Heidi Hammel von der Association of Universities for Research in Astronomy (AURA) hatte eine ähnliche Reaktion: „Fantastisch! Ich liebe es, die Wolke und die offensichtlichen Albedo-Markierungen zu sehen. Freue mich also auf die Spektren! Herzlichen Glückwunsch, alle!!! Vielen Dank!“

So begann ein Tag hektischer Aktivität. Durch den Vergleich verschiedener Bilder, die von Webbs Nahinfrarotkamera (NIRCam) aufgenommen wurden, bestätigten wir bald, dass ein heller Fleck, der auf der Nordhalbkugel von Titan sichtbar war, tatsächlich eine große Wolke war. Kurz darauf bemerkten wir eine zweite Wolke. Das Erkennen von Wolken ist aufregend, weil es lang gehegte Vorhersagen von Computermodellen über das Klima auf Titan bestätigt, dass sich während des Spätsommers, wenn die Oberfläche von der Sonne erwärmt wird, leicht Wolken auf der mittleren Nordhalbkugel bilden würden.

Bilder des Saturnmondes Titan nebeneinander, aufgenommen von Webbs Nahinfrarotkamera am 4. November 2022. Das linke Bild mit der Bezeichnung „untere Atmosphäre und Wolken“ zeigt verschiedene Rotschattierungen, von fast schwarz bis fast weiß.  Drei helle Flecken sind gekennzeichnet.  Der Punkt am Rand bei 11 Uhr ist mit „Wolke A“ gekennzeichnet.  Ein größerer, heller Punkt bei 1 Uhr ist mit „Wolke B“ gekennzeichnet.  Ein fast weißer, sichelförmiger Fleck entlang der Unterseite von etwa 5 bis 7 Uhr ist mit „Atmospheric Haze“ gekennzeichnet.  Das rechte Bild mit der Bezeichnung „Atmosphäre und Oberfläche“ ist in Weiß-, Blau- und Brauntönen gehalten.  Die Wolken A und B sind helle Flecken an denselben Orten wie im linken Bild.  Wolke A um 11 Uhr ist ziemlich klein und subtil.  Wolke B bei 1 Uhr ist heller und erscheint größer als im linken Bild.  Drei Oberflächenmerkmale sind gekennzeichnet: Dunkler Fleck in der Nähe von Wolke A mit der Aufschrift „Kraken Mare.  „Dunkler Fleck im mittleren unteren rechten Quadranten mit der Aufschrift „Belet“.  Heller Fleck direkt am Rand bei etwa 4 Uhr mit der Aufschrift „Adiri“.
Bilder des Saturnmondes Titan, aufgenommen vom NIRCam-Instrument des James-Webb-Weltraumteleskops am 4. November 2022. Links: Bild mit F212N, einem 2,12-Mikron-Filter, der für die untere Atmosphäre von Titan empfindlich ist. Die hellen Flecken sind markante Wolken auf der Nordhalbkugel. Rechts: Zusammengesetztes Farbbild mit einer Kombination von NIRCam-Filtern: Blau=F140M (1,40 Mikron), Grün=F150W (1,50 Mikron), Rot=F200W (1,99 Mikron), Helligkeit=F210M (2,09 Mikron). Mehrere markante Oberflächenmerkmale sind gekennzeichnet: Kraken Mare gilt als Methanmeer; Belet besteht aus dunklen Sanddünen; Adiri ist ein helles Albedo-Merkmal. Laden Sie die Version in voller Auflösung vom Space Telescope Science Institute herunter . Bildnachweis: NASA, ESA, CSA, A. Pagan (STScI). Wissenschaft: Webb Titan GTO-Team.

Dann erkannten wir, dass es wichtig war, herauszufinden, ob sich die Wolken bewegten oder ihre Form änderten, was Informationen über die Luftströmung in Titans Atmosphäre liefern könnte. Also wandten wir uns schnell an Kollegen, um an diesem Abend Folgebeobachtungen mit dem Keck-Observatorium in Hawaii anzufordern. Unser Webb-Titan-Teamleiter Conor Nixon vom Goddard Space Flight Center der NASA schrieb an Imke de Pater von der University of California, Berkeley, und an Katherine de Kleerbei Caltech, die über umfangreiche Erfahrung mit Keck verfügen: „Wir haben gerade unsere ersten Bilder von Titan von Webb erhalten, die letzte Nacht aufgenommen wurden. Sehr aufregend! Wir glauben, dass es eine große Wolke über der nördlichen Polarregion in der Nähe von Kraken Mare gibt. Wir haben uns über eine schnelle Reaktion auf eine Folgebeobachtung auf Keck gewundert, um eine Entwicklung in der Cloud zu sehen?“

Nach Verhandlungen mit den Keck-Mitarbeitern und Beobachtern, die bereits für den Abend mit dem Teleskop eingeplant waren, stellten Imke und Katherine schnell eine Reihe von Beobachtungen in die Warteschlange. Das Ziel war, Titan von seiner Stratosphäre bis zur Oberfläche zu untersuchen, um zu versuchen, die Wolken einzufangen, die wir mit Webb gesehen haben. Die Beobachtungen waren ein Erfolg! Imke de Pater kommentierte: „Wir waren besorgt, dass die Wolken verschwunden sein würden, als wir uns zwei Tage später mit Keck den Titan ansahen, aber zu unserer Freude gab es Wolken an denselben Positionen, die aussahen, als hätten sie ihre Form verändert.“

Nebeneinander liegende Bilder der Atmosphäre und der Oberfläche des Saturnmondes Titan, aufgenommen von Webb (links) und Keck (rechts).  Beide Bilder sind in verschiedenen Weiß-, Blau- und Brauntönen gehalten.  Links: Webb NIRCam-Bild, aufgenommen am 4. November 2022. Drei Merkmale sind gekennzeichnet: Ein heller Fleck am Rand bei 11 Uhr ist mit „Wolke A“ gekennzeichnet.  Ein größerer, heller Punkt bei 1 Uhr ist mit „Wolke B“ gekennzeichnet.  Ein dunkler Fleck im mittleren unteren rechten Quadranten ist mit „Belet“ gekennzeichnet.  Rechts: Keck NIRC-2-Bild, aufgenommen am 6. November 2022. Dieselben drei Merkmale sind gekennzeichnet.  Sie befinden sich relativ zueinander in denselben Positionen, scheinen sich jedoch leicht nach rechts verschoben oder gedreht zu haben.  Wolke A erscheint etwas größer als auf dem Webb-Bild vom 4. November.  Wolke B erscheint etwas kleiner.  Belet, ein dunkles Merkmal, befindet sich jetzt näher am östlichen Rand der sichtbaren Hemisphäre.
Entwicklung der Wolken auf Titan über 30 Stunden zwischen dem 4. und 6. November 2022, gesehen von Webb NIRCam (links) und Keck NIRC-2 (rechts). Titans hintere Hemisphäre, die hier zu sehen ist, dreht sich von links (Morgendämmerung) nach rechts (Abend), von der Erde und der Sonne aus gesehen. Wolke A scheint sich ins Sichtfeld zu drehen, während Wolke B sich entweder aufzulösen scheint oder sich hinter Titans Glied bewegt (in Richtung der von uns abgewandten Hemisphäre). Wolken sind auf Titan oder der Erde nicht langlebig, daher sind die am 4. November gesehenen möglicherweise nicht die gleichen wie die am 6. November. Das NIRCam-Bild verwendete die folgenden Filter: Blau = F140M (1,40 Mikrometer), Grün = F150W (1,50 Mikrometer), Rot=F200W (1,99 Mikrometer), Helligkeit=F210M (2,09 Mikrometer). Das verwendete Keck-NIRC-2-Bild: Rot = He1b (2,06 Mikrometer), Grün = Kp (2,12 Mikrometer), Blau = H2 1-0 (2,13 Mikrometer).Laden Sie die Version in voller Auflösung vom Space Telescope Science Institute herunter . Bildnachweis: NASA, ESA, CSA, WM Keck Observatory, A. Pagan (STScI). Wissenschaft: Webb Titan GTO-Team.

Nachdem wir die Keck-Daten erhalten hatten, wandten wir uns an atmosphärische Modellierungsexperten, um bei der Interpretation zu helfen. Einer dieser Experten, Juan Lora von der Yale University, bemerkte: „In der Tat aufregend! Ich bin froh, dass wir das sehen, da wir für diese Saison ein gutes Stück Wolkenaktivität vorhergesagt haben! Wir können nicht sicher sein, dass die Wolken am 4. und 6. November die gleichen Wolken sind, aber sie sind eine Bestätigung für saisonale Wettermuster.“

Das Team sammelte auch Spektren mit dem Nahinfrarot-Spektrographen (NIRSpec) von Webb, der uns Zugang zu vielen Wellenlängen verschafft, die für bodengestützte Teleskope wie Keck durch die Erdatmosphäre blockiert sind. Diese Daten, die wir noch analysieren, werden es uns ermöglichen, die Zusammensetzung der unteren Atmosphäre und der Oberfläche von Titan auf eine Weise zu untersuchen, die selbst die Raumsonde Cassini nicht konnte, und mehr darüber zu erfahren, was das helle Merkmal verursacht, das über dem Südpol zu sehen ist.

Wir erwarten weitere Titan-Daten von NIRCam und NIRSpec sowie unsere ersten Daten von Webbs Mid-Infrared Instrument (MIRI) im Mai oder Juni 2023. Die MIRI-Daten werden einen noch größeren Teil des Spektrums von Titan offenbaren, einschließlich einiger Wellenlängen, die wir haben noch nie vorher gesehen. Dies wird uns Informationen über die komplexen Gase in Titans Atmosphäre sowie entscheidende Hinweise geben, um zu entschlüsseln, warum Titan der einzige Mond im Sonnensystem mit einer dichten Atmosphäre ist.

Maël Es-Sayeh , Doktorand an der Universite Paris Cité, freut sich besonders auf diese Beobachtungen: „Ich werde die Daten von Webb in meiner Doktorarbeit verwenden, daher ist es sehr aufregend, nach jahrelangen Simulationen endlich die echten Daten zu erhalten . Ich kann es kaum erwarten zu sehen, was nächstes Jahr in Teil zwei kommt!“

Über die Autoren

    • Conor Nixon ist ein Planetenwissenschaftler am NASA Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, und dient als leitender Forscher des Webb Cycle 1 Guaranteed Time Observation Program 1251 .
    • Co-Ermittlerin Heidi Hammel ist Planetenforscherin. Sie ist Vizepräsidentin für Wissenschaft bei AURA und leitet die JWST Solar System Science Group.
    • Co-Forscher Sébastien Rodriguez ist Planetenwissenschaftler am Institut de Physique du Globe de Paris an der Universite Paris Cité in Frankreich.
    • Imke de Pater ist emeritierte Professorin für Astronomie an der University of California, Berkeley, und leitet das Keck Titan Observing Team.
    • Katherine de Kleer ist Assistenzprofessorin für Planetenwissenschaften und Astronomie am Caltech in Pasadena, Kalifornien, und Mitglied des Keck Titan Observing Teams.
    • Juan Lora ist Assistenzprofessor für Erd- und Planetenwissenschaften an der Yale University in New Haven, Connecticut.
    • Maël Es-Sayeh ist Doktorand der Planetenwissenschaften am Institut de Physique du Globe de Paris der Universite Paris Cité in Frankreich. 

– Margaret W. Carruthers, Büro für Öffentlichkeitsarbeit, Space Telescope Science Institute

Quelle: https://blogs.nasa.gov/webb/2022/12/01/webb-keck-telescopes-team-up-to-track-clouds-on-saturns-moon-titan/?utm_source=TWITTER&utm_medium=NASAWebb&utm_campaign=NASASocial&linkId=191975399


Cool! Freue mich schon auf Daten vom Saturnmond Enceladus. Ob wir da wohl auch Daten vom „Webb Science in Progress“ bekommen?! Würde mir sehr gefallen. Das James Webb Teleskop ist klasse.

Dear Christian,

The observations are now being planned to take place in October, November and in December. Several orbital restrictions and observatory operational and scheduling restrictions will define on which specific dates the different observing blocks will take place.

At this stage, the MRS observations are not being planned, and will take place once the issues with the instrument are resolved.

Best,
Geronimo


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Dr. Geronimo Villanueva (he/him)
Planetary Systems Laboratory
NASA – Goddard Space Flight Center

Grazer Weltrauminstitut: Meilenstein bei der Suche nach außerirdischem Leben

Es wäre womöglich die größte wissenschaftliche Entdeckung der Geschichte, und wenn es nach der ehemaligen Wissenschaftschefin der Nasa, Ellen Stofan, geht, könnte es bereits in wenigen Jahren so weit sein. Sie prognostizierte bei einer Podiumsdiskussion 2015, dass es bereits 2025 starke Hinweise auf Leben im All geben sollte, mit definitiven Beweisen in den folgenden Dekaden.

Es handelte sich um eine kühne Prognose, die eine mehrjährige Verzögerung des James-Webb-Teleskops noch nicht einkalkuliert hatte. Die Verspätung kann getrost zu ihrer Prognose hinzuaddiert werden, denn auch wenn Webb nicht die einzige Möglichkeit ist, Leben im All zu entdecken, kommt ihm doch eine Schlüsselrolle zu. Mit dem neuen Teleskop, das im Infrarotbereich arbeitet, lassen sich die Atmosphären fremder Planeten in nie dagewesener Qualität analysieren.

Das Spektrum des Planeten Wasp-39b. Der „Peak“ des Schwefeldioxids ist gut erkennbar. Wer genau hinsah, konnte ihn schon in der ersten Veröffentlichung zur Entdeckung von CO2 in der Atmosphäre des Planeten entdecken.

In der ersten Phase der Veröffentlichungen spektakulärer, bunter Himmelsphänomene gingen die sonderbaren, gezackten Kurven der Exoplanetenanalysen Webbs beinah unter. Doch sie demonstrierten bereits die erhoffte Fähigkeit des Teleskops, detaillierte Untersuchungen von fernen Planeten durchzuführen.

Doch nachdem bereits im August beim 700 Lichtjahre entfernten Planeten Wasp-39b, der als eine Art Modellsystem für die Forschungen mit Webb fungiert, erstmals Kohlendioxid in der Atmosphäre eines Exoplaneten festgestellt wurde, entdeckten die Forschenden nun neben Natrium, Kalium, Wasser, Kohlenstoffmonoxid und Kohlenstoffdioxid auch einen seltsamen Ausschlag der Kurve, der die Existenz von Schwefeldioxid belegt, wie eine internationale Forschungskooperation unter Mitwirkung von Patricio Cubillos, Ludmila Carone und Katy Chubbzur vom Institut für Weltraumforschung (IWF) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften in Graz nun in Fachjournalen erschienenen Studien darlegte.

Webb ist für diese Forschung deshalb so effektiv, weil es eine große Bandbreite an Wellenlängen im Infraroten bis hin zum sichtbaren Spektrum abdeckt. „Das ist ein Novum und ein großer Schritt vorwärts in der Geschichte der Exoplanetenforschung. Denn so eine große Abdeckung in hoher Auflösung erlaubt es uns, die Chemie von Exoplaneten-Atmosphären in ihrer Gesamtheit zu erfassen“, sagt Carone. Deshalb gelang auch die Auflösung des überraschenden „Peaks“ in der Kurve neben dem bereits bekannten Signal für CO2. „Man sah auf einmal ein Molekül mehr als erwartet“, zeigt sich auch IWF-Direktorin Christiane Helling begeistert.

Woher stammt das Schwefeldioxid?

Das stellte aber erstmal ein Rätsel dar. Schwefeldioxid wäre in einer Atmosphäre wie jener der Venus zu erwarten, die von Kohlendioxid dominiert wird. In einer Atmosphäre mit viel Wasserstoff und Helium sollte sich Schwefeldioxid gar nicht bilden.

Genau nach solchen widersprüchlichen Signalen sucht die Forschung. Kann die Existenz einer Chemikalie in der Atmosphäre nicht durch normale physikalische Prozesse erklärt werden, müssen andere Erklärungen in Betracht gezogen werden, etwa die Existenz von Leben. Fallen alle andern Erklärungen weg, muss die übriggebliebene, wie unwahrscheinlich sie auch wirken mag, die Wahrheit sein, um es in den Worten von Sherlock Holmes zu sagen.

Die Erde ist ein solcher Fall: Die großen Mengen von molekularem Sauerstoff, etwa 21 Prozent, sind durch planetare Prozesse nicht erklärbar. Sauerstoff ist hoch reaktiv und würde schnell durch Oxidation aus der Atmosphäre gebunden.

Ein mehrstufiger Prozess wandelt in dem Exoplaneten Wasp-39b Schwefelwasserstoff zu Schwefeldioxid um.

Wasp-39 b ist allerdings kein typischer Kandidat für außerirdisches Leben. Es handelt sich um einen Gasriesen mit Ähnlichkeiten zu Saturn, der äußerst nah an seinem Stern vorbeizieht, und zwar näher als Merkur an unserer Sonne. Das geht mit hohen Temperaturen von mehreren hundert Grad einher. Wasp-39b ist also weit außerhalb der sogenannten habitablen Zone, in der mit flüssigem Wasser zu rechnen ist, das als Voraussetzung für Leben in der uns bekannten Form gilt.

Erklärung gefunden

Tatsächlich konnten Forschende vom Institut für Weltraumforschung eine andere Erklärung finden, die sie nun zur Publikation einreichten und als Preprint veröffentlichten. Demnach könnte Wasser eine Rolle bei der Bildung des Schwefeldioxids gespielt haben, das unter Einfluss des Sternenlichts Schwefelwasserstoff in Schwefeldioxid verwandelte. Für diese Analyse bedurfte es detaillierter Atmosphärenmodelle, die zum Teil von Patricio Cubillos und Ludmila Carone vom IWF beigesteuert wurden.

Die Entdeckung von Leben auf einem fremden Planeten wurde also vorerst abgesagt. Sie übt als mögliche Jahrhundertentdeckung auf die breite Öffentlichkeit eine besondere Faszination aus, doch für die Forschenden ist dieser unsichere Hauptgewinn beileibe nicht das einzige Ziel. Nachdem der Prozess um die Entstehung des Schwefeldioxids geklärt ist, interessieren sie sich besonders für den Ursprung der Ausgangssubstanz, des Schwefelwasserstoffs.

„Wir haben es hier mit Zeitzeugen aus der fernen Vergangenheit zu tun, welche es jetzt weiter zu untersuchen gilt. Das IWF wird auf jeden Fall auch bei dieser Reise in die Vergangenheit entscheidend mitwirken“, betont die IWF-Direktorin.

Angesichts der Demonstration der Fähigkeiten von Webb, Einblicke in komplexe chemische Vorgänge in den Atmosphären fremder Planeten zu liefern, darf man jedenfalls auf die nächsten Ergebnisse Webbs zu Exoplaneten gespannt sein. Spätestens wenn, wie im Fall der Entdeckung von Gravitationswellen oder des ersten Bildes eines Schwarzen Lochs, die Präsentation „neuer, aktueller Entwicklungen“ im Forschungsgebiet angekündigt wird, lohnt es sich, die Uhrzeit für die Präsentation in den Kalender einzutragen und ausreichende Mengen an Popcorn einzukaufen. Es könnte sich um die größte Entdeckung der Menschheit handeln. (Reinhard Kleindl, 26.11.2022)

Quelle: https://www.derstandard.de/story/2000141174652/grazer-weltrauminstitut-meilenstein-bei-der-suche-nach-ausserirdischem-leben

Astrobiologie: Email an Wissenschaftler in den USA: Anfrage zu Enceladus und Trappist 1e Beobachtung mit James Webb

Saturnmond Enceladus

Hab diese Woche Wissenschaflter in den USA per Email gefragt, wann den Enceladus und Trappist 1e mit dem JWST Beobachtet werden und wie sich ein schwer zu bewegenes Filterrad auf die beobachtung auswirkt.

Ich freue mich sehr über die Antworten, vor allem weil es mir nur mit dem Google-Übersetzer möglich ist und ich überhaupt nicht wusste wie ich dadurch auf der anderen Seite der Erde sprachlich rüber komme wenn eine Maschine dazwischen ist.

Toll von Menschen zu hören bei dem die Vorfreude ja enorm sein muss und sich auch für Astrobiologie interessieren. Toll das Sie sich Zeit genommen haben. Ist ja anders als für Deutsche Wissenschaftler, für uns interessierte Privatpersonen als nicht Wissenschaftler in Astrobiologie und Raumfahrt, kein Tagegeschäft. Vor allem wen man dazu kein Englisch sprechen und schreiben kann.

Mond Titan, Eismonde, Exoplaneten, Perseverance auf dem Mars, die frage ist doch gar nicht mehr ob wir leben finden können sondern wo zu erst. So viele vielversprechende Kandidaten unter den Eismonden und Exoplaneten und darüber hinaus

Ganz vielen lieben dank aus Deutschland an Geronimo Villanueva und Nikole. K Lewis in die USA


Meine Nachricht mit Hilfe des Googel-Übersetzer:

Dear Sir Geronimo Villanueva, 

I am Asperger’s autistic and interested in Astrobiology.

Can you tell when the observation of the icy moons Enceladus and Europa will start and end?

Can you name an approximate time window for the observations?

-Enceladus

-Europa

The Webb team has paused observations using the medium-resolution spectroscopy mode after detecting „increased friction.“

Does that delay the planned observations?

My anticipation for the JWST observation of the icy moons Enceladus and Europa is very high.

Kind regards

Christian


Antworten:

Trapist 1e:

Dear Christian – Nice to meet you. The TRAPPIST-1e observations are currently tentatively scheduled in June and October of 2023. This may change, but I’ll note that you can see when any JWST program is scheduled using the program information tool:
 
https://www.stsci.edu/jwst/science-execution/program-information.html?id=1331
 
And click on the “Visit Status Information” link.
 
Our planned TRAPPIST-1e observations do not use the MIRI instrument (they will use the NIRSpec instrument), so the issue detailed here:
 
https://blogs.nasa.gov/webb/2022/09/20/mid-infrared-instrument-operations-update/
 
does not affect our observations.

K. Lewis

Enceladus:

Dear Christian,

The observations are now being planned to take place in October, November and in December. Several orbital restrictions and observatory operational and scheduling restrictions will define on which specific dates the different observing blocks will take place.

At this stage, the MRS observations are not being planned, and will take place once the issues with the instrument are resolved.

Best,
Geronimo


„Fast alle Bausteine für Leben“: Phosphor auf Saturnmond Enceladus gefunden

„Fast alle Bausteine für Leben“: Phosphor auf Saturnmond Enceladus gefunden

n dem Ozean unter der Oberfläche des Saturnmonds Enceladus gibt es mit Phosphor offenbar eine weitere wesentliche Zutat für Leben, so wie wir es kennen. Das hat eine Forschungsgruppe anhand von Daten der Saturnsonde Cassini und verbesserte Modelle herausgefunden. Dabei habe man herausgefunden, dass der dort austretende Dampf „fast alle Grundvoraussetzungen für Leben enthält“, ordnet Christopher Glein vom Southwest Research Institute die Entdeckung ein.

Zwar sei das Element selbst nicht in dem Dampf nachgewiesen worden, aber man habe Hinweise darauf gefunden, dass es in dem Ozean unter der Oberfläche reichlich vorkommt. Die zugrundeliegende Geochemie mache gelösten Phosphor unausweichlich und das Element müsste demnach dort sogar reichlicher vorkommen als in modernen Meerwasser auf der Erde: „Wir können jetzt noch zuversichtlicher sein, dass der Ozean auf Enceladus lebenswert ist“, meint Glein. Jetzt müssen wir dorthin zurückkehren, um herauszufinden, ob er auch tatsächlich bewohnt wird.

Bislang hätten Analysen nahegelegt, dass Phosphor auf Enceladus rar ist, was die Aussicht auf Leben dort trüben würde, erklärt das Forschungsteam noch. In der Form von Phosphaten sei das Element für alles Leben auf der Erde unerlässlich. Benötigt wird es für die Bildung von DNA und RNA, für energietragende Moleküle, Zellmembranen, sowie Knochen und Zähne. Die Suche nach dem Element passe zu dem neuen Fokus bei der Suche nach lebenswerten Bedingungen auf anderen Himmelskörpern. Dabei konzentriere man sich inzwischen auf den Nachweis solcher Grundbausteine.

Dass es überhaupt solche Ozeane unter den Oberflächen gleich mehrerer Himmelskörper im Sonnensystem gibt, ist eine der wichtigsten Erkenntnisse der Planetenforschung der vergangenen Jahrzehnte. Neben Enceladus gibt es auch Hinweise auf derartige Reservoire auf dem Jupitermond Europa und dem Saturnmond Titan und sogar dem Zwergplaneten Pluto. Ob sich in einem davon wirklich Leben entwickelt hat, gehört zu den spannendsten Fragen der aktuellen Forschung. Herausfinden lässt sich das aber wohl nur vor Ort. Der Fund von Phosphor wird jetzt im Fachmagazin Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America erläutert.

Quelle: https://www.heise.de/news/Fast-alle-Bausteine-fuer-Leben-Phosphor-auf-Saturnmond-Encleadus-gefunden-7272592.html


Planet Trappist-1e ist ein erdähnlicher Planet (Stand Wissenschaft heute)

Trappist 1e: Künstlerische Darstellung. Wasser in flüssiger Form auf Trappist-1e Mindestens fünf der leichteren Trappisten-1-Planeten haben auf ihrer Oberfläche Wasser – sei es in flüssiger Form, als Eis oder Dampf vermuten Forscher. Der Kandidat für das flüssige Wasser, so ergaben die Berechnungen, ist der einzige der sieben Trappisten-Planeten, der eine leicht höhere Dichte als unsere Erde hat. Die Forscher spekulieren, dass er einen größeren Eisenkern als unsere Erde besitzen könnte.
Der nächste große Schritt bei der Erforschung von Trappist-1e wird vom künftigen James-Webb-Weltraumtelskop der Nasa erwartet. Es wird die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre von Exoplaneten messen können. Dann wird man sehen, ob bei Trappist-1e auch die Chemie stimmt – was die Ähnlichkeit zu unserer Erde betrifft.

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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

Wöchentliche Beobachtungspläne des JWST stehen allen interessierten zur Verfügung

Wie es mit dem James-Webb-Teleskop weitergeht, verrät die NASA bereits. Demnach steht als nächstes Ziel der drittgrößte Jupitermond Io fest, auf dem unter anderem Lavaflüsse und Seen aus geschmolzenem Schwefel zu finden sind. Im Anschluss richtet das Teleskop seine Spiegel auf den 434 Kilometer großen Asteroiden Hygiea sowie den Supernova-Überrest Cassiopeia A, der sich in rund 11.000 Lichtjahren Entfernung befindet.

Quelle: https://www.computerbild.de/artikel/cb-News-Internet-James-Webb-Teleskop-Neues-Bild-zeigt-Jupiter-im-Detail-33261819.html

Quelle: https://www.space.com/james-webb-space-telescope-jupiter-image

und Co.

„Wöchentliche Beobachtungspläne des JWST stehen allen interessierten Menschen zur Verfügung. Von Wissenschaftlern für die Öffentlichkeit. Das Medien so tun als hätten Sie da eine exklusive Quelle ist nicht in Ordnung, da lässt man die zugehörige Quellangabe einfach mal weg. Keine Ahnung was sich die Autoren bei denken oder keine Lust hatten vernünftig nach zu recherchieren.“

Christian Dauck

JWST-Wissenschaftsbeobachtungen werden nominell in wöchentlichen Schritten geplant. Jeder Plan wird in das Observatorium hochgeladen, um montags mit der Ausführung zu beginnen. Auf dieser Seite werden geplante Termine veröffentlicht, normalerweise jeden Freitag. 

Da die Zeitpläne unvorhergesehene Ereignisse nicht berücksichtigen, einschließlich einiger Beobachtungen von Gelegenheitszielen, ist es möglich, dass die tatsächlich durchgeführten Beobachtungen von den geplanten abweichen. In seltenen Fällen können Fahrpläne unter der Woche aktualisiert werden. 

Beobachtungszeitpläne können sich jedoch immer ändern. Außerdem werden nicht alle Daten von JWST sofort veröffentlicht; Für viele seiner Beobachtungen erhalten die Wissenschaftler, die die Daten angefordert haben, ein Jahr lang einen besonderen Zugang, um ihre Analyse zu erleichtern.

Per Googel-Suche: JWST Weekly Observing Schedules: Quelle https://www.stsci.edu/jwst/science-execution/observing-schedules

James Webb Teleskop/WASP-96b: Der wolkenlose Exoplanet – Nicht ganz!

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Es werden tolle Zeiten in der Exoplaneten-Erforschung kommen.

WASP-96b: Der wolkenlose Exoplanet – Nicht ganz! Wow, ich hatte echt tränen in den Augen. Die Leistung des Teleskop ist unbeschreiblich. Es werden tolle Zeiten in der Exoplaneten-Erforschung kommen. Hier und da wird man die Bücher noch umschreiben müssen.

Christian Dauck
#Webb zeigt die dampfende Atmosphäre des Exoplaneten WASP-96 b und erfasst die deutliche Signatur von Wasser zusammen mit Beweisen für Wolken und Dunst – die bisher detailliertesten Messungen dieser Art. Lesen Sie hier mehr: https://esawebb.org/news/weic2206/ oder unten #WebbSeesFarther
Das Ergebnis: eine Lichtkurve, die das gesamte Sternenlicht zeigt, das während des Transits schwächer wird, wenn der Planet etwas Sternenlicht blockiert, und ein Transmissionsspektrum, das durch den Vergleich von durch die Atmosphäre eines Planeten gefiltertem Sternenlicht mit ungefiltertem Sternenlicht entsteht, wenn sich der Planet neben dem Stern befindet. Die Lichtkurve bestätigt bereits bestimmte Planeteneigenschaften – Existenz, Größe und Umlaufbahn. Das Transmissionsspektrum enthüllt zuvor verborgene Details der Atmosphäre: die eindeutige Signatur von Wasser, Hinweise auf Dunst & Hinweise auf Wolken.
Das außerordentlich detaillierte Spektrum gibt einen Hinweis darauf, was #Webb für die Exoplanetenforschung bereithält. Im kommenden Jahr werden Forscher die Oberflächen und Atmosphären von mehreren Dutzend Exoplaneten analysieren, von kleinen Gesteinsplaneten bis hin zu gas- und eisreichen Riesen. #WebbSeesFarther


Wolkenfreie Atmosphäre von WASP 96bExoplanet mit Schönwetter-Garantie

Artikel vom 03.08.2018

Der Planet WASP-69b (Schreibfehler) umrundet einen sonnenähnlichen Stern im Sternbild Phönix. Für einen Umlauf benötigt er knapp dreieinhalb Tage. Daraus leitet sich ein recht geringer Abstand von nur knapp sieben Millionen Kilometern zu seinem Zentralstern ab.

Beim Transit eines Exoplaneten lässt sich auch dessen Atmosphäre untersuchen
Beim Transit eines Exoplaneten lässt sich auch dessen Atmosphäre untersuchen (NASA)

Entdeckt wurde er vor etwa fünf Jahren, weil er von der Erde aus gesehen regelmäßig vor seinem Zentralstern entlang zieht und dabei dessen Licht vorübergehend geringfügig abschwächt.

Aus der Dauer und der Stärke dieser Abschwächung lässt sich die Größe des Planeten zu etwas mehr als Jupitergröße abschätzen. Andere Messungen erlauben die Ermittlung der Planetenmasse, die bei etwa halber Jupitermasse liegt.

Jetzt ist es einem Team um Nikolay Nikolov von der Universität Exeter mit dem Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte gelungen, ein Spektrum der Planetenatmosphäre aufzunehmen.

Aus den darin enthaltenen Spektrallinien wird deutlich, dass die Atmosphäre offenbar völlig wolkenfrei ist – sonst könnte das Muster der Natriumlinien im Spektrum nicht vollständig zu finden sein.

Damit bietet WASP-69b (Schreibfehler) eine einzigartige Schönwetter-Garantie und böte sich entsprechend als Top-Ziel für zukünftige interstellare Reiseveranstalter an – wäre da nicht der Haken mit der Temperatur auf diesem Planeten:

Aus dem Abstand zwischen Stern und Planet und der Oberflächentemperatur des Sterns lässt sich errechnen, dass die Oberfläche des Planeten und seine Atmosphäre rund 1.000 Grad Celsius heiß sind – dieser Exoplanet ist nicht wirklich einladend.

Quelle: https://www.deutschlandfunk.de/wolkenfreie-atmosphaere-von-wasp-96b-exoplanet-mit-100.html


WASP-96b: Der wolkenlose Exoplanet

Natrium, das normalerweise von dunstigen Atmosphären verdeckt wird, leuchtet hell im Spektrum dieses Exoplaneten.Von 

Amber Jorgenson  | Veröffentlicht: Dienstag, 8. Mai 2018

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Diese Abbildung zeigt WASP-96b, einen Exoplaneten, der etwa 980 Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Forscher haben kürzlich eine große Menge Natrium beobachtet, das normalerweise von Wolken verschleiert wird und das Spektrum des Exoplaneten ausstrahlt. Die Entdeckung dieses Elements weist auf eine klare, wolkenfreie Atmosphäre hin.

Seit geraumer Zeit vermuten Astronomen, dass heiße Gasriesen außerhalb unseres Sonnensystems reich an Natrium sind – dem siebthäufigsten Element im Universum. Dieses schwer fassbare Element blieb jedoch in früheren exoplanetaren Studien größtenteils unentdeckt, da seine Signaturen zu schwach sind, um durch wolkige Atmosphären zu dringen. Aber jetzt hat ein internationales Team von Astronomen Spekulationen zerschlagen und den ersten starken Natrium-Fingerabdruck entdeckt, der von einem „heißen Saturn“ ausstrahlt, was darauf hindeutet, dass der Planet eine klare, wolkenfreie Atmosphäre hat. Die Forschung wurde am 7. Mai in der Zeitschrift Nature veröffentlicht .

Unter Verwendung des Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte (ESO) in Chile entdeckten die Forscher deutliche Natriumsignaturen in der Atmosphäre von WASP-96b, einem Exoplaneten, der sich fast 1.000 Lichtjahre von der Erde entfernt befindet. WASP-96b ist etwa 20 Prozent größer als Jupiter und hat ungefähr die gleiche Masse wie Saturn, aber da er seinem Mutterstern viel näher steht als Saturn der Sonne, fällt er aufgrund seiner glühenden Temperatur in die Kategorie „heißer Saturn“.

Das Forschungsteam unter der Leitung von Dr. Nikolay Nikolov von der University of Exeter verwendete das Very Large Telescope, um detaillierte Spektren vieler heißer Gasriesen zu sammeln. Durch die Erfassung des Spektrums eines Planeten können Forscher das Licht in seine verschiedenen Wellenlängen zerlegen und die chemische Zusammensetzung des Planeten bestimmen. Bei der Untersuchung der Zusammensetzung von WASP-96b fanden sie Spektrallinien, die auf das Vorhandensein von Natrium hinweisen. Die Zeichen dieses Elements, die typischerweise von bewölktem Himmel verdeckt werden, erschienen im Spektrum des Exoplaneten als zeltförmige Silhouette, was bedeutet, dass der Planet eine klare, wolkenlose Atmosphäre hat.

„Wir haben uns mehr als zwanzig Transitspektren von Exoplaneten angesehen. WASP-96b ist der einzige Exoplanet, der völlig wolkenfrei zu sein scheint und eine so klare Natriumsignatur zeigt, was den Planeten zu einem Maßstab für die Charakterisierung macht“, sagte Nikolov in a Pressemitteilung . „Bisher wurde Natrium entweder als sehr schmaler Peak angezeigt oder als vollständig fehlend befunden. Dies liegt daran, dass das charakteristische „zeltförmige“ Profil nur tief in der Atmosphäre des Planeten und für die meisten Planeten erzeugt werden kann

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Beim Betrachten des Spektrums von WASP-96b stellten Astronomen fest, dass das spektrale Signal für Natrium wie ein Zelt geformt war (links). Das bedeutet, dass der Planet wolkenfrei ist, da eine Wolkendecke die spektrale Signatur teilweise abschneiden würde (rechts).N. Nikolow/E. de MooijBewölkte Atmosphären wurden sowohl um extrem heiße als auch extrem kalte Exoplaneten herum beobachtet, aber vor WASP-96b wurden nur dunstige Atmosphären gesehen, die heiße Gasriesen einhüllten. Nachdem nun eine wolkenlose Atmosphäre identifiziert wurde, können Forscher den Ausreißer mit seinen wolkenreichen Gegenstücken vergleichen. Die Untersuchung ihrer Unterschiede wird dem Forschungsteam helfen zu verstehen, warum Wolken die meisten Heißgasriesen bevorzugen und WASP-96b ignorieren. Der Natriumreichtum auf WASP-96b hat zweifellos dazu beigetragen, seine klare Atmosphäre zu identifizieren, aber seine Anwesenheit könnte auch auf planetare Bedingungen hinweisen. Die Menge an gefundenem Natrium ist ähnlich wie in unserem eigenen Sonnensystem, und auf der Erde reguliert Natrium den Stoffwechsel bei Menschen und Tieren, ist ein reichlich vorhandener Bestandteil unserer Ozeane und macht etwa 2,6 Prozent unserer Kruste aus. Mit vergleichbaren Natriummengen wie Planeten in unserem Sonnensystem könnten auch seine Bedingungen ziemlich ähnlich sein. Die Entdeckung geht auch über Natrium hinaus. Die wolkenfreie Atmosphäre wird es den Forschern ermöglichen, Elemente zu untersuchen, die normalerweise von dicken Wolken verdeckt werden, wie Kohlendioxid, Kohlenmonoxid und Wasser. Sie planen, das Hubble-Weltraumteleskop der NASA und das kommende James-Webb-Weltraumteleskop zu verwenden, um WASP-96b und seine weit geöffneten Planetenmerkmale weiter zu untersuchen. Und ohne lästige Wolken im Weg, wer weiß, was sie sonst noch finden können.

Quelle: https://astronomy.com/news/2018/05/the-cloudless-exoplanet

Welt fiebert ersten „Webb“-Bildern entgegen/Vorgeschmack Montagnacht – Große Veröffentlichung an Dienstag

Webb wurde darauf abgestimmt, uns mit den tiefsten Bildern unseres Universums zu begeistern, die jemals aufgenommen wurden. 
(Foto: NASA)

Am Dienstag soll der vollständige Satz der ersten Bilder des Weltraumteleskops „James Webb“ veröffentlicht werden. Das Teleskop verspricht einen Blick in die Urzeiten des Universums, als die ersten Sterne erhellten und Galaxien geboren wurden.

Einen ersten Vorgeschmack auf die Bilder wird es schon am Montagabend geben: US-Präsident Joe Biden wird um 23:00 Uhr MESZ im Weissen Haus eines der ersten Bilder von „Webb“ enthüllen, wie die europäischen Raumfahrtagentur Esa am Montag mitteilte.

Bereits Anfang Jahr hatte das Teleskop erste Testbilder zur Erde geschickt – darunter Fotos von einem Stern und ein Selfie. Die für Dienstag geplante Veröffentlichung der Bilder soll nun „die vollen wissenschaftlichen Fähigkeiten von Webb demonstrieren“. Auf diesen Aufnahmen sind demnach unter anderem der Carinanebel zu sehen, wo sich bizarr anmutende Staub- und Gasstrukturen türmen, die Galaxiengruppe „Stephans Quintett“ sowie der Riesen-Exoplanet „Wasp-96 b“.

„Was wir am 12. Juli um 16.30 Uhr MESZ sehen werden, ist nicht nur ein Bild“, twitterte der Schweizer Nasa-Forschungsdirektor Thomas Zurbuchen kürzlich. Es sei eine neue Weltsicht auf die Natur. Seit Jahrzehnten, Jahrhunderten und Jahrtausenden verborgen Geheimnisse würden preisgegeben.

Das leistungsstärkste Teleskop

„Webb“ ist das bislang leistungsstärkste – und teuerste – je gebaute Teleskop. Es soll die Frühzeit des Universums vor 13 Milliarden Jahren erkunden und damit nur wenige hundert Millionen Jahre nach dem Urknall zurückblicken. Astronominnen und Astronomen versprechen sich Rückschlüsse auf die Bildung der ersten Sterne und Galaxien. Webb-Aufnahmen sollen aber auch zeigen, ob es bewohnbare Planeten mit Wasservorkommen gibt.

Nachdem das James Webb-Teleskop im Dezember letzten Jahres seine 1,5 Millionen Kilometer lange Reise ins All hinter sich gebracht hatte, galt es, den riesigen Sonnenschutzschild auszufahren, den Spiegel auszurichten und die Instrumente zu kalibrieren und zu testen. Nun, sechs Monate später, kann die wissenschaftliche Mission beginnen.

Schweiz forscht mit

Auch mehrere Teams von Schweizer Hochschulen konnten sich begehrte Beobachtungszeit mit dem James Webb-Weltraumteleskop sichern. Darunter der ETH-Astrophysiker Adrian Glauser und sein Team: Weil sie massgeblich an der Entwicklung an einem der Instrumente an Bord beteiligt waren, profitieren sie gar vom Privileg einer garantierten Beobachtungszeit, die sie für die Charakterisierung von Exoplaneten nutzen werden.

Das von ihnen entwickelte Instrument MIRI (Mid Infrared Instrument) arbeitet bei noch kälteren Temperaturen als die anderen drei Instrumente an Board von „Webb“. Deshalb bauten die Forschenden ein ausgeklügeltes Kühlsystem. Im April erreichte das Instrument seine endgültige Betriebstemperatur: minus 266 Grad Celsius.

Blick durch Staubwolken hindurch

Die extrem kalten Temperaturen der Instrumente sind nötig, damit die Beobachtungen im infraroten Bereich durchgeführt werden können. Dieses Lichtspektrum erlaubt unter anderen, extrem weit zurück in die Vergangenheit zu blicken sowie durch kosmische Staubwolken hindurchzuspähen.

Unvorstellbar weit zurück möchten denn auch die Astrophysiker Robert Feldmann von der Universität Zürich und Pascal Oesch von der Universität Genf blicken: Als Teil des internationalen Programms „Uncover“ wollen sie die ersten Galaxien im Universum aufzuspüren, die 300 bis 400 Millionen Jahre nach dem Urknall geboren wurden.

Kostenexplosion

Die „Webb“-Mission ist eine Zusammenarbeit zwischen den Raumfahrtagenturen Esa, Nasa und der kanadischen Weltraumbehörde CSA. Das 1989 gestartete Projekt sollte ursprünglich Anfang der 2000er Jahre in Betrieb gehen. Immer neue Probleme verzögerten das Vorhaben jedoch jahrelang, die Kosten verdreifachten sich auf fast zehn Milliarden Dollar. Auch der Start musste mehrfach verschoben werden.

Quelle: https://herisau24.ch/articles/141929-welt-fiebert-ersten-webb-bildern-entgegen

Weltraumteleskop James Webb: Erste komplette Farbbilder kommen am 12. Juli

Die Vorbereitung des James-Webb-Weltraumteleskops ist fast abgeschlossen, bald kann die Forschung beginnen. Am 12. Juli soll es einen ersten „Wow-Effekt“ geben.

(Bild: NASA-GSFC, Adriana M. Gutierrez (CI Lab))

Die ersten wissenschaftlichen Aufnahmen und Daten des Weltraumteleskops James Webb sollen am 12. Juli veröffentlicht werden. Das teilten die Weltraumagenturen NASA, ESA und CSA mit, die das hochsensible Instrument betreiben.

Was genau es dafür ins Visier nehmen wird, sagten sie nicht, versicherten aber, dass es Farbbilder präsentiert werden sollen, die „das volle wissenschaftliche Potenzial“ des Teleskops vorführen werden. Ergänzt werden sie um spektroskopische Daten. Wissenschaftlich liege der Fokus auf dem frühen Universum, der Entwicklung von Galaxien und dem Lebenszyklus von Sternen und Exoplaneten. Nach der Anfertigung dieser Aufnahmen werde das Instrument mit der heiß ersehnten Forschungsarbeit beginnen.

„Die Veröffentlichung der ersten vollfarbigen Bilder wird einen einzigartigen Moment ermöglichen, an dem wir alle innehalten und eine Aussicht bestaunen, die die Menschheit nie zuvor gesehen hat“, meint Eric Smith von der NASA. Die angekündigten Bilder seien dann das Ergebnis „von jahrzehntelanger Hingabe, Talent und Träumen sein“ – aber auch ein neuer Anfang. Sie werden einen ersten Eindruck davon vermitteln, „wie das James-Webb-Teleskop unseren Blick auf das Universum verändern wird“, verspricht Chris Evans von der ESA.

Die Erwartungen sind also immens, aber angesichts der fehlerfreien Vorbereitung des hochsensiblen Instruments auf seine Arbeit im Weltraum waren die Erwartungen zuletzt sowieso noch einmal gestiegen. Der Astronom Klaus Pontoppidan verspricht der Öffentlichkeit jetzt den lang erwarteten „Wow-Effekt“.

Die reservierte Zeit im Cycle 1 nach Forschungszielen.(Bild: NASA and P. Jeffries (STScI))

Wie groß der Unterschied zu früheren Instrumenten ist, hatten bereits die in der Kalibrierungsphase gemachten Aufnahmen deutlich gemacht. Die ersten richtigen Bilder wurden seit Langem geplant, erklärt die ESA. Angesichts der Leistungsfähigkeit des Teleskops sei es jedoch schwierig, ihr Aussehen genau vorherzusagen. Aber natürlich gebe es Dinge, die erwartet und erhofft würden. Das für die Organisation der Forschung zuständige Space Telescope Science Institute hat derweil zusammengetragen, wie der erste Forschungszyklus (Cycle 1) aufgeteilt wurde: In rund einem Drittel der vergebenen Forschungszeit geht es demnach um Galaxien und das intergalaktische Medium, es folgen Exoplaneten und Sternphysik und unter anderem supermassive Schwarze Löcher. Sechs Prozent der Zeit sind für die Erforschung des Sonnensystems reserviert.

Das James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) war am 25. Dezember gestartet worden. Nachdem es sich selbst entfaltet hat, war es einen Monat später am Lagrange-Punkt L2 angekommen. Hier blickt es inzwischen abgewandt von Sonne, Erde und Mond ins All, sodass die Wärmestrahlung der Himmelskörper das Infrarotteleskop nicht stört. Ein riesiger Sonnenschutz blockt diese ab. Seine Betriebstemperatur liegt bei 40 Kelvin (- 233 Grad Celsius), ein Instrument wurde sogar auf 6,4 Kelvin oder -267 Grad Celsius heruntergekühlt. Weil vor allem beim Start alles fast ideal geklappt hat, wurde so viel Treibstoff gespart, dass das Weltraumteleskop 20 Jahre einsatzbereit sein dürfte.

Quelle: https://www.heise.de/news/Weltraumteleskop-James-Webb-Erste-komplette-Farbbilder-kommen-am-12-Juli-7130095.html


ESA: Wir freuen uns auf die ersten Bilder von Webb

Das NASA/ESA/CSA James Webb Space Telescope wird seine ersten Vollfarbbilder und spektroskopischen Daten am 12. Juli 2022 veröffentlichen.

Als das größte und komplexeste Observatorium, das jemals in den Weltraum gestartet wurde, hat Webb eine sechsmonatige Vorbereitungsphase durchlaufen, bevor es mit der wissenschaftlichen Arbeit beginnen kann, indem es seine Instrumente auf seine Weltraumumgebung kalibriert und seine Spiegel ausrichtet . Dieser sorgfältige Prozess, ganz zu schweigen von Jahren der Entwicklung neuer Technologien und der Missionsplanung, hat zu den ersten Bildern und Daten geführt: eine Demonstration von Webb in seiner vollen Kraft, bereit, seine wissenschaftliche Mission zu beginnen und das Infrarot-Universum zu entfalten.

„Diese erste Veröffentlichung wird ein bemerkenswerter Moment für die Mission sein und uns einen ersten Einblick geben, wie Webb unsere Sicht auf das Universum verändern wird“, sagte Chris Evans, ESA-Webb-Projektwissenschaftler. „Wir freuen uns darauf, die Erfahrung des Sehens zu teilen diese ersten Bilder und Spektren mit der Öffentlichkeit in ganz Europa.“

Hinter den Kulissen: Erstellen von Webbs ersten Bildern

„Während wir uns dem Ende der Vorbereitung des Observatoriums für die Wissenschaft nähern, stehen wir am Abgrund einer unglaublich spannenden Entdeckungsphase unseres Universums. Die Veröffentlichung von Webbs ersten Vollfarbbildern wird uns allen einen einzigartigen Moment bieten, innezuhalten und eine Aussicht zu bestaunen, die die Menschheit noch nie zuvor gesehen hat“, sagte Eric Smith, Webb-Programmwissenschaftler am NASA-Hauptquartier in Washington. „Diese Bilder werden der Höhepunkt von Jahrzehnten voller Hingabe, Talent und Träume sein – aber sie werden auch erst der Anfang sein.“

Die Entscheidung, was Webb zuerst betrachten sollte, war ein Projekt, das mehr als fünf Jahre dauerte und von einer internationalen Partnerschaft zwischen der NASA, der ESA, der kanadischen Weltraumbehörde und dem Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore, USA, durchgeführt wurde Webbs Wissenschafts- und Missionsoperationen.

„Unser Ziel für die ersten Bilder und Daten von Webb ist es, sowohl die leistungsstarken Instrumente des Teleskops zu präsentieren als auch eine Vorschau auf die kommende wissenschaftliche Mission zu geben“, sagte der Astronom Klaus Pontoppidan, Webb-Projektwissenschaftler am STScI. „Sie werden den Astronomen und der Öffentlichkeit mit Sicherheit ein lang ersehntes ‚Wow‘ liefern.“

Sobald jedes Instrument von Webb kalibriert, getestet und von seinen Wissenschafts- und Ingenieurteams grünes Licht erhalten hat, werden die ersten Bilder und spektroskopischen Beobachtungen gemacht. Das Team wird eine Liste von Zielen durchgehen, die von einem internationalen Komitee vorab ausgewählt und priorisiert wurden, um die leistungsstarken Fähigkeiten von Webb zu nutzen. Dann erhält das Produktionsteam die Daten von Webbs Instrumentenwissenschaftlern und verarbeitet sie zu Bildern für Astronomen und die Öffentlichkeit.

„Ich fühle mich sehr privilegiert, ein Teil davon zu sein“, sagte Alyssa Pagan, Entwicklerin von Science Visuals bei STScI. „Normalerweise kann der Prozess von den Rohdaten des Teleskops bis zum endgültigen, sauberen Bild, das wissenschaftliche Informationen über das Universum vermittelt, Wochen bis zu einem Monat dauern“, sagte Pagan.

Was werden wir sehen?

Obwohl die sorgfältige Planung für Webbs erste Vollfarbbilder seit langem im Gange ist, ist das neue Teleskop so leistungsstark, dass es schwierig ist, genau vorherzusagen, wie die ersten Bilder aussehen werden.

„Natürlich gibt es Dinge, die wir erwarten und hoffen zu sehen, aber mit einem neuen Teleskop und diesen neuen hochauflösenden Infrarotdaten werden wir es einfach nicht wissen, bis wir sie sehen“, sagte Joseph DePasquale, leitender Entwickler von wissenschaftlichen Visualisierungen bei STScI.

Frühe Ausrichtungsbilder haben bereits die beispiellose Schärfe von Webbs Infrarotsicht demonstriert. Diese neuen Bilder werden jedoch die ersten in Farbe sein und die ersten, die Webbs volle wissenschaftliche Fähigkeiten zeigen. Zusätzlich zu den Bildern wird Webb spektroskopische Daten erfassen – detaillierte Informationen, die Astronomen im Licht lesen können . Das erste Bilderpaket mit Materialien wird die wissenschaftlichen Themen hervorheben , die die Mission inspiriert haben und im Mittelpunkt ihrer Arbeit stehen werden: das frühe Universum, die Entwicklung von Galaxien im Laufe der Zeit, der Lebenszyklus von Sternen und andere Welten. Alle Inbetriebnahmedaten von Webb – die Daten, die während der Ausrichtung des Teleskops und der Vorbereitung der Instrumente erfasst wurden – werden ebenfalls öffentlich zugänglich gemacht.

Was kommt als nächstes?

Wissenschaft! Nach der Aufnahme der ersten Bilder werden Webbs wissenschaftliche Beobachtungen beginnen und die Erforschung der wichtigsten wissenschaftlichen Themen der Mission fortsetzen. Teams haben sich bereits in einem Wettbewerbsverfahren um die Nutzung des Teleskops in dem von Astronomen als ersten „Zyklus“ oder ersten Beobachtungsjahr bezeichneten Zeitraum beworben . Die Beobachtungen werden sorgfältig geplant, um die Zeit des Teleskops so effizient wie möglich zu nutzen.

Diese Beobachtungen markieren den offiziellen Beginn von Webbs allgemeinen wissenschaftlichen Aktivitäten – der Arbeit, für die es konzipiert wurde. Astronomen werden Webb verwenden, um das Infrarot-Universum zu beobachten, die gesammelten Daten zu analysieren und wissenschaftliche Abhandlungen über ihre Entdeckungen zu veröffentlichen.

Über das hinaus, was bereits für Webb geplant ist, gibt es unerwartete Entdeckungen, mit denen Astronomen nicht rechnen können. Ein Beispiel: Als 1990 das NASA/ESA -Weltraumteleskop Hubble startete, war dunkle Energie völlig unbekannt. Heute ist es eines der spannendsten Gebiete der Astrophysik. Was wird Webb entdecken?

Nehmen Sie an der Feier teil

Diese streng geheime und mit Spannung erwartete Sammlung von Bildern und Spektren soll weltweit verbreitet werden. Um diese wichtige Veröffentlichung zu feiern, lädt ESA/Webb Organisationen, Institutionen und Gruppen in ganz Europa ein, Vorschläge zu machen, um die Reichweite und Wirkung dieser Produkte mit speziellen Veranstaltungen zu maximieren. Diese Produkte werden in digitalem Format bereitgestellt und wir begrüßen kreative und innovative Ideen, wie diese Bilder und Spektren mit der breiten Öffentlichkeit in ganz Europa geteilt werden können.

Weitere Informationen zur Teilnahme finden Sie in der offiziellen Ausschreibung . Bewerbungsschluss ist der 8. Juni 2022.

Quelle: https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Webb/Looking_ahead_to_Webb_s_first_images


NASA: First Images From NASA’s Webb Space Telescope Coming Soon

NASA’s James Webb Space Telescope, a partnership with ESA (European Space Agency) and the Canadian Space Agency (CSA), will release its first full-color images and spectroscopic data on July 12, 2022. As the largest and most complex observatory ever launched into space, Webb has been going through a six-month period of preparation before it can begin science work, calibrating its instruments to its space environment and aligning its mirrors. This careful process, not to mention years of new technology development and mission planning, has built up to the first images and data: a demonstration of Webb at its full power, ready to begin its science mission and unfold the infrared universe.

“As we near the end of preparing the observatory for science, we are on the precipice of an incredibly exciting period of discovery about our universe. The release of Webb’s first full-color images will offer a unique moment for us all to stop and marvel at a view humanity has never seen before,” said Eric Smith, Webb program scientist at NASA Headquarters in Washington. “These images will be the culmination of decades of dedication, talent, and dreams – but they will also be just the beginning.”

Behind the Scenes: Creating Webb’s First Images

Deciding what Webb should look at first has been a project more than five years in the making, undertaken by an international partnership between NASA, ESA, CSA, and the Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore, home to Webb’s science and mission operations.

“Our goals for Webb’s first images and data are both to showcase the telescope’s powerful instruments and to preview the science mission to come,” said astronomer Klaus Pontoppidan, Webb project scientist at STScI. “They are sure to deliver a long-awaited ‘wow’ for astronomers and the public.”

Once each of Webb’s instruments has been calibrated, tested, and given the green light by its science and engineering teams, the first images and spectroscopic observations will be made. The team will proceed through a list of targets that have been preselected and prioritized by an international committee to exercise Webb’s powerful capabilities. Then the production team will receive the data from Webb’s instrument scientists and process it into images for astronomers and the public.

“I feel very privileged to be a part of it,” said Alyssa Pagan, a science visuals developer at STScI. “Typically, the process from raw telescope data to final, clean image that communicates scientific information about the universe can take anywhere from weeks to a month,” Pagan said.

What Will We See?

While careful planning for Webb’s first full-color images has been underway for a long time, the new telescope is so powerful that it is difficult to predict exactly how the first images will look. “Of course, there are things we are expecting and hoping to see, but with a new telescope and this new high-resolution infrared data, we just won’t know until we see it,” said STScI’s lead science visuals developer Joseph DePasquale.

Early alignment imagery has already demonstrated the unprecedented sharpness of Webb’s infrared view. However, these new images will be the first in full color and the first to showcase Webb’s full science capabilities. In addition to imagery, Webb will be capturing spectroscopic data – detailed information astronomers can read in light. The first images package of materials will highlight the science themes that inspired the mission and will be the focus of its work: the early universe, the evolution of galaxies through time, the lifecycle of stars, and other worlds. All of Webb’s commissioning data – the data taken while aligning the telescope and preparing the instruments – will also be made publicly available.

What’s Next?

Science! After capturing its first images, Webb’s scientific observations will begin, continuing to explore the mission’s key science themes. Teams have already applied through a competitive process for time to use the telescope, in what astronomers call its first “cycle,” or first year of observations. Observations are carefully scheduled to make the most efficient use of the telescope’s time.

These observations mark the official beginning of Webb’s general science operations – the work it was designed to do. Astronomers will use Webb to observe the infrared universe, analyze the data collected, and publish scientific papers on their discoveries.

Beyond what is already planned for Webb, there are the unexpected discoveries astronomers can’t anticipate. One example: In 1990 when the Hubble Space Telescope launched, dark energy was completely unknown. Now it is one of the most exciting areas of astrophysics. What will Webb discover?

The James Webb Space Telescope is the world’s premier space science observatory. Webb will solve mysteries in our solar system, look beyond to distant worlds around other stars, and probe the mysterious structures and origins of our universe and our place in it. Webb is an international program led by NASA with its partners, ESA (European Space Agency) and the Canadian Space Agency.

Quelle: https://www.nasa.gov/feature/goddard/2022/first-images-from-nasa-s-webb-space-telescope-coming-soon

James Webb: Supererden sollen Rückschlüsse auf Erdentwicklung geben

Untersuchungen der Exoplaneten 55 Cancri e und LHS 3844 b mit James Webb sollen möglicherweise Rückschlüsse auf die frühe Erdentwicklung geben.

Die Illustration zeigt, wie der Exoplanet 55 Cancri e nach derzeitigen Erkenntnissen aussehen könnte. 
(Bild: NASA, ESA, CSA, Dani Player (STScI))

Die US-Weltraumbehörde NASA will nach erfolgreicher Kalibrierung der wissenschaftlichen Instrumente des James-Webb-Weltraumteleskops im ersten Jahr zwei heiße Exoplaneten untersuchen, die wegen ihrer Größe und Gesteinszusammensetzung als „Supererden“ eingestuft sind. Das teilte die NASA am Donnerstag mit.

Konkret handelt es sich um den mit Lava bedeckten Exoplaneten 55 Cancri e sowie LHS 3844 b, der als weitgehend atmosphärenlos angenommen wird. Nach Angaben der NASA soll mithilfe der hochpräzisen Spektrographen des James-Webb-Teleskops die Geologie der Planeten untersucht werden. Die NASA verspricht sich davon, neue Erkenntnisse zu der geologischen Vielfalt von Planeten in der Galaxie zu erhalten. Zugleich erhoffen sich die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler von der Untersuchung der beiden Supererden mögliche Rückschlüsse auf die Entwicklung von Gesteinsplaneten wie die Erde ziehen zu können.

Bei 55 Cancri e handelt es sich um einen Exoplaneten, der um den sonnenähnlichen Stern 55 Cancri A kreist und rund 40 Lichtjahre von der Erde entfernt ist. 55 Canri e ist einer von zurzeit fünf bekannten Exoplaneten, die ihn umkreisen. 55 Cancri e soll nach aktuellem Stand dem Stern am nächsten sein und umkreist ihn in einer Entfernung von weniger als 1,5 Millionen Kilometern innerhalb von 18 Stunden. Auf dem Planeten geht es recht ungemütlich zu. Die Nähe zu 55 Cancri A sorgt für Oberflächentemperaturen weit oberhalb des Schmelzpunktes herkömmlicher gesteinsbildender Mineralien. Die Tagseite des Planeten ist entsprechend mit Lavaozeanen bedeckt, schreibt die NASA.

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nehmen an, dass die deutliche Nähe von 55 Cancri e zu dem sonnenähnlichen Stern dafür sorgt, dass eine Seite des Exoplaneten immer dem Stern zugewandt ist. Normalerweise sollte der heißeste Bereich dort liegen. Beobachtungen mit dem Weltraumteleskop Spitzer deuten jedoch darauf hin, dass das nicht der Fall ist.

Einen Erklärungsversuch dafür liefert Renyu Hu vom Jet Propulsion Laboratory der NASA. Er und seine Kollegen gehen davon aus, dass der Planet eine dichte, dynamische Atmosphäre besitzt, in der Sauerstoff und Stickstoff vorherrschen. Um die Bandbreite der thermischen Emission der Tagseite des Exoplaneten zu erfassen, wollen er und sein Wissenschaftsteam mit Nahinfrarotkameras (NIRCam) und dem Mittelinfrarotinstrument (MIRI) an Bord des James Webb das thermische Emissionsspektrum der Tagseite des Planeten untersuchen. Sollte 55 Cancri e eine Atmosphäre haben, könne dies mit den Instrumenten erfasst werden. Die notwendige Empfindlichkeit und der Wellenlängenbereich, um das herausfinden zu können, seien bei den Instrumenten gegeben.

Allerdings gibt es noch einen weiteren Erklärungsansatz für die abweichende Hitze. Ihn liefert der schwedische Astronom Alexis Brandeker, der an der Universität Stockholm tätig ist. Er bringt ins Spiel, dass 55 Cancri e nicht gezeitengebunden sein könnte. Der Planet könne ähnlich wie der Merkur alle zwei Umläufe dreimal rotieren (3:2-Resonanz), sodass er einen Tag-Nacht-Zyklus haben könnte. Nach Ansicht von Brandeker wäre dies eine Erklärung dafür, warum der heißeste Teil an einer anderen Stelle liegt, als er eigentlich liegen müsste.

„Genau wie auf der Erde würde es Zeit benötigen, bis sich die Oberfläche aufheizt. Die heißeste Zeit des Tages wäre am Nachmittag und nicht sofort zur Mittagszeit“, erklärt er. Die Richtigkeit dieser Annahme will Brandeker ebenfalls mithilfe der NIRCam des James Webb nachweisen. Dazu soll auf der beleuchteten Seite des Planeten die emittierte Wärme innerhalb von vier Umläufen erfasst werden. Sollte eine 3:2-Resonanz vorliegen, sei eine Hemisphäre zweimal beobachtbar. Die Oberfläche würde sich demnach tagsüber aufheizen, schmelzen, verdampfen und eine „sehr dünne Atmosphäre“ bilden, die mit dem Weltraumteleskop nachgewiesen werden könnte. Dieser Dampf würde am Abend abkühlen, auf die Oberfläche herabregnen und zur Nacht wieder erstarren, lautet die Hypothese von Brandeker.

Anders als 55 Cancri e, aber nicht minder exotisch mutet der LHS 3844 b an. Er umkreist seinen Stern ebenfalls in geringer Nähe innerhalb von 11 Stunden. Sein Stern ist jedoch klein und eher kühl. Das deutet darauf hin, dass die Oberfläche vermutlich nicht geschmolzen ist. Es werden jedoch Temperaturen jenseits von 525 °C angenommen. Beobachtungen mit dem Spitzer-Teleskop legen nahe, dass LHS 3844 b über keine nennenswerte Atmosphäre verfügt, heißt es von der NASA.

Zwar könne die Oberfläche mit James Webb „nicht direkt abgebildet werden“. Die Oberfläche könne jedoch aufgrund der fehlenden verdeckenden Atmosphäre spektroskopisch untersucht werden. So könnten über die unterschiedlichen Spektren von Gesteinsarten die vorherrschenden Gesteine ermittelt werden, erläutert Laura Kreidberg, Leiterin der APEx-Abteilung am Max-Planck-Institut für Astronomie. Dazu wollen sie und ihr Team das thermische Emissionsspektrum der Tagseite mit MIR erfassen und die so ermittelten Spektren mit denen bekannter Gesteine wie Basalt und Granit vergleichen. Sollte es auf dem Planeten aktive Vulkane geben, ließe sich das ebenfalls nachweisen.

Kreidberg geht davon aus, dass die Ergebnisse der Beobachtungen einen Aufschluss über die anderer erdähnlicher Planeten geben können. Zudem könnten die Ergebnisse Rückschlüsse darauf geben, „wie die frühe Erde ausgesehen haben könnte, als sie so heiß war wie diese Planeten heute“.

Quelle: https://www.heise.de/news/Weltraumteleskop-James-Webb-NASA-plant-Untersuchung-von-Supererden-7123690.html