Hubble entdeckt Wasserdampf in der Atmosphäre eines kleinen Exoplaneten

Die dampfende Welt könnte ein Beispiel für wasserreiche Planeten in unserer Galaxie sein

Die Suche nach Leben im Weltraum geht Hand in Hand mit der Suche nach Wasser auf Planeten, die andere Sterne umkreisen. Wasser ist eines der am häufigsten vorkommenden Moleküle im Universum und alles Leben auf der Erde benötigt es. Wasser fungiert als Lösungsmittel, indem es Substanzen auflöst und wichtige chemische Reaktionen in tierischen, pflanzlichen und mikrobiellen Zellen ermöglicht. Das gelingt ihm deutlich besser als anderen Flüssigkeiten.

Astronomen staunen, wenn sie auf Exoplaneten Hinweise auf Wasserdampf finden. Das neueste Ziel ist der Planet GJ 9827d, der möglicherweise von einer wasserreichen Atmosphäre umgeben ist. Der Planet hat nur den doppelten Durchmesser der Erde und könnte ein Beispiel für potenziell wasserreiche Welten anderswo in unserer Galaxie sein. Aber planen Sie nicht, eine Immobilie in GJ 9827d zu kaufen. Der Planet ist genauso heiß Venusbei 800 Grad F. Das macht es zu einer sehr heißen Welt.

Dies ist eine künstlerische Darstellung des Exoplaneten GJ 9827d, des kleinsten Exoplaneten, in dessen Atmosphäre Wasserdampf nachgewiesen wurde. Der Planet könnte ein Beispiel für potenzielle Planeten mit wasserreicher Atmosphäre anderswo in unserer Galaxie sein. Der Planet, der etwa doppelt so groß ist wie der Erddurchmesser, umkreist den Roten Zwergstern GJ 9827. Links im System befinden sich zwei innere Planeten. Die Hintergrundsterne sind so gezeichnet, wie sie mit bloßem Auge gesehen werden können, wenn man zurück in Richtung unserer Sonne blickt. Die Sonne ist zu schwach, um sie zu sehen. Der blaue Stern oben rechts ist Regulus; Der gelbe Stern in der Mitte unten ist Denebola; Der blaue Stern unten rechts ist die Spitze. Das Sternbild Löwe befindet sich links und das Sternbild Jungfrau rechts. Aus unserer erdgebundenen Sicht aus einer Entfernung von 97 Lichtjahren sind beide Sternbilder verzerrt. Bildnachweis: NASA, ESA, Leah Hostak (STScI), Ralph Crawford (STScI)

Das Hubble-Weltraumteleskop findet Wasserdampf in der Atmosphäre eines kleinen Exoplaneten

Astronomen haben mit dem Hubble-Weltraumteleskop der NASA den kleinsten Exoplaneten beobachtet, auf dem Wasserdampf in der Atmosphäre nachgewiesen wurde. GJ 9827d mit einem Durchmesser, der etwa doppelt so groß ist wie der der Erde, könnte als Beispiel für potenzielle Planeten mit wasserreicher Atmosphäre an anderen Orten unserer Galaxie dienen.

„Dies wird das erste Mal sein, dass wir durch atmosphärische Detektion direkt zeigen können, dass diese Planeten mit wasserreicher Atmosphäre tatsächlich um andere Sterne herum existieren können“, sagte Teammitglied Björn Beneke vom Trottier Institute for Exoplanet Research an der Universität Montreal. . „Dies ist ein wichtiger Schritt zur Bestimmung der Verbreitung und Vielfalt der Atmosphären auf Gesteinsplaneten.“

„Das Vorhandensein von Wasser auf einem so kleinen Planeten ist eine historische Entdeckung“, fügte Co-Hauptforscherin Laura Kreidberg vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg hinzu. „Es kommt der Charakterisierung wirklich erdähnlicher Welten näher als je zuvor.“

Untersuchung der Atmosphäre des Planeten

Es ist jedoch noch zu früh, um zu wissen, ob Hubble mithilfe der Spektroskopie eine kleine Menge Wasserdampf in einer aufgeblähten, wasserstoffreichen Atmosphäre gemessen hat oder ob die Atmosphäre des Planeten größtenteils aus Wasser besteht, das nach dem Verdunsten der Atmosphäre zurückblieb. Primitiv Wasserstoff/Helium unter Sternstrahlung. .

„Unser Beobachtungsprogramm unter der Leitung des Hauptforschers Ian Crosfield von der University of Kansas in Lawrence, Kansas, wurde speziell mit dem Ziel entwickelt, nicht nur Moleküle in der Atmosphäre des Planeten zu erkennen, sondern auch gezielt nach Wasserdampf zu suchen. Beide Ergebnisse werden sein.“ spannend, ob Wasserdampf dominant oder wenig war Klassifizieren „In einer Atmosphäre, die von Wasserstoff dominiert wird“, sagte der Hauptautor der Studie, Pierre-Alexis Roy vom Trottier Institute for Exoplanet Research an der Universität Montreal.

„Bisher konnten wir die Atmosphäre eines so kleinen Planeten nicht direkt erkennen. „Wir kommen jetzt langsam in dieses System vor“, fügte Beinecke hinzu. „Irgendwann, wenn wir kleine Planeten untersuchen, muss es einen geben Übergang, bei dem es keinen Wasserstoff mehr gibt.“ „Auf diesen kleinen Welten herrscht eine Atmosphäre ähnlich der der Venus (dominiert von Kohlendioxid).“

Da der Planet mit 800 Grad Fahrenheit so heiß ist wie die Venus, wäre es sicherlich eine unwirtliche und dampfende Welt, wenn die Atmosphäre hauptsächlich aus Wasserdampf bestünde.

Implikationen und zukünftige Forschung

Derzeit hat das Team zwei Möglichkeiten. Ein Szenario besagt, dass der Planet immer noch an einer wasserstoffreichen, wassergefüllten Atmosphäre festhält, was ihn zu einem jungen Planeten macht.Neptun. Alternativ kann es auch eine wärmere Variante sein der JupiterEuropa, das unter seiner Kruste doppelt so viel Wasser enthält wie die Erde. „Der Planet GJ 9827d könnte zur Hälfte aus Wasser und zur Hälfte aus Gestein bestehen. Auf einem kleineren Gesteinskörper wird sich viel Wasserdampf befinden“, sagte Beinecke.

Wenn der Planet noch über eine wasserreiche Atmosphäre verfügt, muss er sich weit entfernt von seinem Mutterstern gebildet haben, wo die Temperatur im Vergleich zu seinem aktuellen Standort kalt ist und Wasser in Form von Eis verfügbar ist. In diesem Szenario wäre der Planet näher an den Stern gewandert und hätte mehr Strahlung erhalten. Der Wasserstoff wurde erhitzt und entwich oder ist immer noch dabei, der schwachen Schwerkraft des Planeten zu entkommen. Eine alternative Theorie besagt, dass sich der Planet in der Nähe des heißen Sterns gebildet hat und eine Spur Wasser in seiner Atmosphäre aufweist.

Das Hubble-Programm beobachtete den Planeten während elf Transits – Ereignisse, bei denen der Planet vor seinem Stern vorbeizog –, die über drei Jahre verteilt waren. Während des Transits wird Sternenlicht durch die Atmosphäre des Planeten gefiltert und weist die spektrale Signatur von Wassermolekülen auf. Wenn es Wolken auf dem Planeten gibt, befinden sie sich tief genug in der Atmosphäre, sodass sie Hubbles Sicht auf die Atmosphäre nicht vollständig verdecken, und Hubble kann den Wasserdampf über den Wolken untersuchen.

„Die Beobachtung von Wasser ist ein Tor zur Entdeckung anderer Dinge“, sagte Thomas Green, Astrophysiker an der University of California, Kalifornien. NASAAmes Research Center im Silicon Valley, Kalifornien. „Diese Hubble-Entdeckung öffnet die Tür für zukünftige Studien dieser Art von Planeten mit dem James Webb-Weltraumteleskop. Mit zusätzlichen Infrarotbeobachtungen kann das James Webb-Weltraumteleskop viel mehr sehen, einschließlich kohlenstoffhaltiger Moleküle wie Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und.“ Methan. Sobald wir eine Gesamtinventur der Elemente eines Planeten haben, können wir sie mit dem Stern vergleichen, den er umkreist, und verstehen, wie er entstanden ist.

GJ 9827d wurde 2017 vom Kepler-Weltraumteleskop der NASA entdeckt. Alle 6,2 Tage vollendet es seine Umlaufbahn um einen Roten Zwergstern. Der Stern GJ 9827 befindet sich 97 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Fische.

Referenz: „Wasserabsorption im Transmissionsspektrum des Waterworld-Filters GJ 9827d“ von Pierre-Alexis Roy, Björn Beneke, Caroline Piollet, Michael A. Julie Santiago, Ian JM Crosfield, Caroline V. Morley, Laura Krydberg, Thomas Michal Evans, Jonathan Brand, Simon DeLisle, Thomas B. Grün, Kevin K. Hardegree-Ullman, Travis Barman, Jesse L. Christiansen, Diana Dragomir, Jonathan J. Fortney, Andrew W. Howard, Molly R. Kozirek und Joshua D. Lothringer, 12. September 2023, Die Astrophysikalische Tagebuchbriefe.
doi: 10.3847/2041-8213/acebf0

Die Hubble-Weltraumteleskop Es handelt sich um ein internationales Kooperationsprojekt zwischen der NASA und der Europäischen Weltraumorganisation. Das Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, betreibt das Teleskop. Das Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore, Maryland, führt wissenschaftliche Operationen auf Hubble und Webb durch. STScI wird für die NASA von der Association of Universities for Research in Astronomy in Washington, D.C. betrieben