Wolken kunnen water op buitenaardse werelden verbergen

Astronomen hebben ongeveer 2000 planeten rond andere sterren ontdekt, maar ze hebben weinig harde feiten over hoe ze zijn, zoals de inhoud van hun atmosfeer. Hebben ze luchten vrijgemaakt zoals Star Wars Tatooine of zijn ze bewolkt zoals de planeet waar Cloud City woont? Nu heeft een team van astronomen die de Hubble- en Spitzer-ruimtetelescopen gebruiken, voldoende gegevens verzameld om 10 grote exoplaneten te vergelijken, een reeks atmosfeertypen te vinden en een oplossing voor te stellen voor een vroeg mysterie van exoplanet-atmosferen: waarom sommigen niet lijkt voldoende water te hebben.

Het is moeilijk te detecteren Alle studie exoplaneten omdat ze heel ver, heel zwak zijn en dicht bij een bron die ongeveer een miljard keer helderder is: hun ster. De overgrote meerderheid van de exoplaneten werd ontdekt door hun transits te observeren: als hun banen rand-on zijn, gezien vanaf de aarde, dimmen ze hun ster wanneer ze vooraan passeren. Transits kunnen ook de grootte van een exoplaneet onthullen en, soms, wat er in zijn atmosfeer is. Dat komt omdat wanneer de planeet voor de ster staat, een deel van het sterlicht door zijn atmosfeer gaat en wordt verstrooid of geabsorbeerd door gassen en moleculen erin, waardoor een spectrale vingerafdruk achterblijft in het licht dat uiteindelijk de aarde bereikt.

Maar die vingerafdruk is zo zwak dat tot enkele jaren geleden slechts enkele exoplaneten atmosferische informatie hadden opgegeven. En deze twee bekend als HD 209458b en HD 189733b hadden een handtekening voor water dat veel zwakker was dan astronomen hadden verwacht van planeetmodellen en de samenstelling van hun sterren. De verklaring kwam neer op een natuur versus opvoedingsvraag zegt Nikku Madhusudhan van de Universiteit van Cambridge in het Verenigd Koninkrijk. Ofwel de planeten zijn geboren met minder water, via een tot nu toe onbekend proces, of ze hebben het water en verbergen het, misschien onder wolken of nevel in de atmosfeer. (Zelfs als de wolken uit water bestaan, verbergen ze nog steeds een groot deel van de atmosfeer, dus elke waterhandtekening zal worden verminderd door de aanwezigheid van wolken.)

De vooruitzichten voor het bestuderen van exoplaneetatmosferen werden in 2009 beter toen de instrumenten op Hubble werden opgewaardeerd, waardoor astronomen meer gedetailleerde spectra van sterren konden krijgen. Plots waren er ongeveer een dozijn exoplaneten die hun geheimen zouden kunnen prijsgeven. Ze worden allemaal hete Jupiters genoemd, grote gasvormige planeten in banen die hun sterren omhelzen en met uitpuilende atmosferen om een ​​heldere vingerafdruk achter te laten door verstrooiing en absorptie van nabijgelegen sterrenlicht.

Een team onder leiding van David Sing van de Universiteit van Exeter in het Verenigd Koninkrijk heeft gedetailleerde studies uitgevoerd op optische en infrarode golflengten op acht van die nieuwe exoplaneten, als aanvulling op de gegevens die al zijn verkregen op de oorspronkelijke twee. Zoals ze vandaag online rapporteren in de natuur, bevatten de verre planeten duidelijk water en sommige zijn bewolkt. Bovendien hangt de sterkte van de waterhandtekening af van de hoeveelheid wolken, wat suggereert dat de wazige planeten water kunnen verbergen . Anderen verwelkomen de studie. It sa een prachtige set gegevens. Vergelijkende planetologie heeft een grote stap vooruit gezet, zegt Sara Seager van het Massachusetts Institute of Technology in Cambridge. En it s is cool om de diversiteit van exoplaneten te zien, zegt ze.

Maar het blijft moeilijk om sterke conclusies te trekken over de aard van exoplaneetatmosferen. Omdat deze studie eenvoudig wolkenbedekking vergeleek met de waterspectrale functie, kun je geen robuuste claim maken, zegt Madhusudhan. Maar hij zegt dat de studie een natuurlijke eerste stap in de goede richting is

Hoewel het veld nu moeite heeft om gegevens van hogere kwaliteit te krijgen, zullen dingen veranderen na de lancering van de James Webb Space Telescope (JWST) in 2018, een opvolger van Hubble die infraroodlicht detecteert. "JWST geeft ons een volledig beeld van de atmosfeer, tot in het verre infrarood waar de echte chemie gebeurt", zegt Sing.