Telescópio Espacial James Webb heeft voorlopig bewijs vastgelegd van een atmosfeer op de exoplaneet LHS 1140 b, gelegen op 48 lichtjaar van Terra in het sterrenbeeld Cetus. Bij de waarnemingen die in december 2023 werden uitgevoerd, werd gebruik gemaakt van twee passages van de planeet vóór zijn gastster om de atmosferische samenstelling te analyseren. De planeet draait rond een rode dwerg en bevindt zich in de bewoonbare zone, een gebied waar de temperaturen vloeibaar water kunnen toelaten.
Initiële Descoberta en herclassificatie van de planeet
LHS 1140 b werd in 2017 geïdentificeerd door het MEarth-South-project, toen astronomen het classificeerden als een rotsachtige super-Terra. Nauwkeuriger Medições uitgevoerd in 2023 heeft dit inzicht aanzienlijk veranderd. De planeet heeft ongeveer 1,73 keer de straal van de aarde en 5,6 keer zijn massa, met een dichtheid die lager is dan verwacht voor een puur rotsachtig lichaam. Het kenmerk van Essa heeft ertoe geleid dat onderzoekers schatten dat tussen de 9% en 19% van de massa uit water kan bestaan, wat duidt op een oceaanrijke wereld.
De herindeling van de planeet opende nieuwe wetenschappelijke mogelijkheden. In plaats van een droge, rotsachtige wereld zou LHS 1140 b een wereldoceaan kunnen zijn met potentieel bewoonbare kenmerken. De transformatie van Essa in het begrijpen van de planeet laat zien hoe fijnere observaties details onthullen die in eerdere studies niet waren gezien.
Características van gastheerster en planetaire baan
De ster LHS 1140 is een rode dwerg met slechts 18% van de massa van Sol en 21% van zijn straal. Possui is meer dan 5 miljard jaar oud en heeft een lage stellaire activiteit, waardoor het risico op uitbarstingen die de planetaire atmosfeer kunnen vernietigen, wordt verminderd. De planeet voltooit elke 24,7 dagen een baan en ontvangt ongeveer 43% van de energie die Terra ontvangt van Sol.
- De ster zendt minder dan 0,4% van de zonnehelderheid uit.
- De planeet draait op een afstand van ongeveer 0,095 astronomische eenheden.
- Stellaire stabiliteit bevordert het behoud van de atmosfeer gedurende miljarden jaren.
De Essas-omstandigheden plaatsen LHS 1140 b in de regio waar theoretische modellen aangeven dat er vloeibaar water zou kunnen bestaan, waardoor het een prioritair doelwit is voor bewoonbaarheidsonderzoek.
Análise spectroscopisch gooit de pure waterstofatmosfeer weg
James Webb gebruikte het NIRISS-instrument om transmissiespectroscopie uit te voeren, een techniek die analyseert hoe sterlicht wordt geabsorbeerd door de planetaire atmosfeer tijdens transits. Gegevens van twee passages werden samen geanalyseerd, waardoor informatie over de gassamenstelling werd onthuld. De resultaten sloten met grote zekerheid een waterstofrijke atmosfeer uit die typerend is voor mini-Neptunussen.
In plaats daarvan leken signalen compatibel met Rayleigh-verstrooiing, een fenomeen dat geassocieerd is met lichtmoleculen zoals stikstof. Het statistische betrouwbaarheidsniveau was 2,3 sigma, wat duidt op voorlopig maar relevant bewijs. De mondiale klimaatomstandigheden van Modelos versterkten de uitsluiting van door waterstof gedomineerde atmosferen, wat wijst op een secundaire atmosferische samenstelling die mogelijk wordt gevormd door de interne geologische processen van de planeet.
Estrutura water- en oceaanlandschap onder ijs
Het hoge aandeel water in de massa van de planeet duidt op een complexe oceanische wereld. Modelos geeft aan dat een deel van dit water aan de oppervlakte bevroren kan zijn en een ijslaag vormt, terwijl eronder een vloeibare oceaan onder druk zou bestaan. Omdat Devido zo dicht bij de ster staat, heeft de planeet waarschijnlijk een gesynchroniseerde rotatie, waarbij de ene kant altijd naar de ster is gericht en de andere kant permanent in het donker is.
Nessa-configuratie kan hitte geconcentreerd aan de dagzijde het ijs lokaal doen smelten, waardoor een cirkelvormige oceaan ontstaat in het midden van het verlichte vlak, omgeven door ijs. Astrônomos noemt dit patroon het ‘planeetoog’. Water zou tot 19% van de totale massa van de planeet kunnen uitmaken, waarbij de oceaan aan de verlichte kant afmetingen heeft die vergelijkbaar zijn met de grootste oceanen op aarde.
- Atmosferische druk zou helpen de vloeibare toestand in specifieke gebieden te behouden.
- De cirkelvormige oceaan zou omgeven zijn door uitgestrekte ijskappen.
- De interne geologische omstandigheden van Processos zouden de thermische activiteit op de planeet in stand kunnen houden.
Próximos stappen in de karakterisering van exoplaneten
Astrônomos plant aanvullende waarnemingen met James Webb om het betrouwbaarheidsniveau van de gedetecteerde signalen te verhogen. Het doel omvat het bevestigen van de aanwezigheid van stikstof en het zoeken naar andere atmosferische componenten zoals kooldioxide of waterdamp. De nieuwe observatiesessie Cada helpt bij het verfijnen van de atmosferische en klimaatmodellen van de planeet.
Het geval van LHS 1140 b benadrukt de vooruitgang in de karakterisering van kleine, gematigde exoplaneten. De telescoop blijft gegevens leveren die ons in staat stellen onderscheid te maken tussen verschillende soorten werelden en hun potentieel voor aardachtige omstandigheden te beoordelen, waardoor deze exoplaneet wordt gepositioneerd als een van de meest veelbelovende kandidaten voor bewoonbaarheidsstudies onder bekende werelden in de bewoonbare zone.
