„Kohlendioxidmoleküle sind empfindliche Spurenelemente der Geschichte der Planetenentstehung“, sagte Mike Line, außerordentlicher Professor an der School of Earth and Space Exploration der Arizona State University, in der Pressemitteilung. Line ist Mitglied des JWST Transiting Exoplanet Community Early Release Science Teams, das die Untersuchung durchgeführt hat.
Das Team machte die Kohlendioxid-Beobachtung mit dem Nahinfrarot-Spektrographen des Teleskops – einem von Webbs vier wissenschaftlichen Instrumenten – um die Atmosphäre von WASP-39b zu beobachten. Ihre Forschung ist Teil des Early Release Science Program, einer Initiative, die der Exoplaneten-Forschungsgemeinschaft Daten vom Teleskop so schnell wie möglich zur Verfügung stellen soll, um weitere wissenschaftliche Studien und Entdeckungen zu leiten.
Diese neueste Erkenntnis wurde zur Veröffentlichung in der Zeitschrift Nature akzeptiert.
„Indem wir dieses Kohlendioxid-Merkmal messen, können wir bestimmen, wie viel festes im Vergleich zu wie viel gasförmigem Material verwendet wurde, um diesen Gasriesenplaneten zu bilden“, fügte Line hinzu. “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.”
Eine neue Ära in der Exoplanetenforschung
Im erfassten Spektrum der Atmosphäre des Planeten sahen die Forscher einen kleinen Hügel zwischen 4,1 und 4,6 Mikrometer – ein „klares Signal für Kohlendioxid“, sagte Teamleiterin Natalie Batalha, Professorin für Astronomie und Astrophysik an der University of California in Santa Cruz, in der Veröffentlichung. (Ein Mikrometer ist eine Längeneinheit, die einem Millionstel Meter entspricht.)
„Abhängig von der Zusammensetzung, Dicke und Bewölkung der Atmosphäre absorbiert sie einige Lichtfarben mehr als andere – wodurch der Planet größer erscheint“, sagte Teammitglied Munazza Alam, Postdoktorandin im Earth & Planets Laboratory an der Carnegie Institution for Wissenschaft. „Wir können diese winzigen Unterschiede in der Größe des Planeten analysieren, um die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre aufzudecken.“
Der Zugang zu diesem Teil des Lichtspektrums – den das Webb-Teleskop ermöglicht – ist entscheidend für die Messung der Häufigkeit von Gasen wie Methan und Wasser sowie Kohlendioxid, von denen angenommen wird, dass sie in vielen Exoplaneten vorhanden sind, so die NASA. Da einzelne Gase unterschiedliche Farbkombinationen absorbieren, können Forscher laut NASA “kleine Helligkeitsunterschiede des durchgelassenen Lichts über ein Spektrum von Wellenlängen untersuchen, um genau zu bestimmen, woraus eine Atmosphäre besteht”.
Zuvor entdeckten die Hubble- und Spitzer-Teleskope der NASA Wasserdampf, Natrium und Kalium in der Atmosphäre des Planeten. „Frühere Beobachtungen dieses Planeten mit Hubble und Spitzer hatten uns verlockende Hinweise gegeben, dass Kohlendioxid vorhanden sein könnte“, sagte Batalha. “Die Daten von JWST zeigten ein eindeutiges Kohlendioxid-Merkmal, das so auffällig war, dass es uns praktisch anschrie.”
„Sobald die Daten auf meinem Bildschirm erschienen, packte mich das satte Kohlendioxid-Feature“, sagte Teammitglied Zafar Rustamkulov, Doktorand am Morton K. Blaustein Department of Earth & Planetary Sciences an der Johns Hopkins University, in einer Nachricht Veröffentlichung. „Es war ein besonderer Moment, eine wichtige Schwelle in der Exoplanetenwissenschaft zu überschreiten“, fügte er hinzu.
WASP-39b wurde 2011 entdeckt und hat etwa die gleiche Masse wie Saturn und etwa ein Viertel von Jupiter, während sein Durchmesser 1,3-mal größer ist als der von Jupiter. Da der Exoplanet seinen Stern sehr nahe umkreist, absolviert er eine Umrundung in etwas mehr als vier Erdentagen.