Das Webb-Weltraumteleskop entdeckt wichtige Moleküle auf dem Exoplaneten K2-18b

Die Daten deuten auf einen Exoplaneten mit einer möglichen flüssigen Ozeanoberfläche hin

In der Atmosphäre der bewohnbaren Zone wurden kohlenstoffhaltige Moleküle nachgewiesen Exoplanet K2-18 b von einem internationalen Astronomenteam unter Verwendung von Daten von NASA‚S James Webb-Weltraumteleskop. Diese Ergebnisse stimmen mit der Existenz eines Exoplaneten überein, dessen Oberfläche möglicherweise mit Ozeanen bedeckt ist und in der eine wasserstoffreiche Atmosphäre herrscht. Die Entdeckung bietet einen faszinierenden Einblick in einen Planeten, der seinesgleichen in unserem Sonnensystem sucht, und wirft faszinierende Aussichten auf potenziell bewohnbare Welten anderswo im Universum auf.

Spektren von K2-18 b, die mit Webbs NIRISS-Instrument (Near-Infrared Imager and Non-Slit Spectrograph) und NIRSpec (Near-Infrared Spectrometer) aufgenommen wurden, zeigen eine Fülle von Methan und Kohlendioxid in der Atmosphäre des Exoplaneten sowie … . Mögliche Entdeckung eines Exoplaneten. Ein Molekül namens Dimethylsulfid (DMS). Der Nachweis von Methan-, Kohlendioxid- und Ammoniakmangel stützt die Hypothese, dass es in K2-18 b einen Wasserozean unter einer wasserstoffreichen Atmosphäre geben könnte. K2-18 b, 8,6-fache Erdmasse, umkreist den kühlen Zwergstern K2-18 in der habitablen Zone und befindet sich 120 Lichtjahre von der Erde entfernt. Bildnachweis: NASA, ESA, Canadian Space Agency, Ralph Crawford (STScI), Joseph Olmstead (STScI), Niko Madhusudan (IoA)

Webb erkennt Methan und Kohlendioxid in der Atmosphäre von K2-18b

Eine neue Untersuchung des James Webb-Weltraumteleskops der NASA von K2-18 b, einem Exoplaneten mit der 8,6-fachen Erdmasse, hat das Vorhandensein kohlenstoffhaltiger Moleküle, darunter Methan und Kohlendioxid, ergeben. Webbs Entdeckung ergänzt aktuelle Studien, die darauf hindeuten, dass K2-18 b ein Exoplanet sein könnte, einer mit dem Potenzial einer wasserstoffreichen Atmosphäre und einer von einem Wasserozean bedeckten Oberfläche.

Die ersten Einblicke in die atmosphärischen Eigenschaften dieses Planeten in der bewohnbaren Zone lieferten Beobachtungen des Hubble-Weltraumteleskops der NASA und führten zu weiteren Studien, die seitdem unser Verständnis des Systems verändert haben.

K2-18 b umkreist den kühlen Zwergstern K2-18 in der habitablen Zone und befindet sich 120 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Löwe. Exoplaneten wie K2-18 b, deren Größe von der Erde bis … reicht NeptunEs ist anders als alles in unserem Sonnensystem. Dieser Mangel an gleichwertigen nahen Planeten bedeutet, dass diese „subneptunischen Planeten“ nicht gut verstanden sind und die Natur ihrer Atmosphären Gegenstand aktiver Debatten unter Astronomen ist.

Auswirkungen auf das extrasolare Leben

Die Vermutung, dass der subneptunische Planet K2-18 b ein Exoplanet sein könnte, ist faszinierend, da einige Astronomen glauben, dass diese Welten vielversprechende Umgebungen für die Suche nach Beweisen für Leben auf Exoplaneten sind.

„Unsere Ergebnisse unterstreichen, wie wichtig es ist, bei der Suche nach Leben an anderen Orten unterschiedliche bewohnbare Umgebungen zu berücksichtigen“, erklärte Nico Madhusudan, Astronom an der Universität Cambridge und Hauptautor der Veröffentlichung, in der die Ergebnisse bekannt gegeben werden. „Traditionell konzentrierte sich die Suche nach Leben auf Exoplaneten vor allem auf kleinere, felsige Planeten, doch größere hessische Welten eignen sich besser für atmosphärische Beobachtungen.“

Die Fülle an Methan und Kohlendioxid sowie der Mangel an Ammoniak stützen die Hypothese, dass es in K2-18 b einen Wasserozean unter einer wasserstoffreichen Atmosphäre geben könnte. Diese ersten Webb-Beobachtungen ermöglichten auch die mögliche Entdeckung eines Moleküls namens Dimethylsulfid (DMS). Auf der Erde wird dies nur durch Leben erzeugt. Der Großteil des DMS in der Erdatmosphäre wird durch Phytoplankton in Meeresumgebungen emittiert.

Die DMS-Schlussfolgerung ist weniger robust und erfordert eine weitere Validierung.

„Kommende Webb-Beobachtungen sollten bestätigen können, ob DMS tatsächlich in signifikanten Mengen in der Atmosphäre von K2-18 b vorhanden ist“, erklärte Madhusudan.

Charakterisierung der Atmosphären von Exoplaneten

Obwohl sich K2-18 b in der bewohnbaren Zone befindet und mittlerweile bekannt ist, dass er kohlenstoffhaltige Moleküle beherbergt, bedeutet dies nicht unbedingt, dass der Planet Leben beherbergen könnte. Die Größe des Planeten – sein Radius beträgt das 2,6-fache des Erdradius – bedeutet, dass das Innere des Planeten wahrscheinlich einen großen Mantel aus Hochdruckeis enthält, wie der von Neptun, jedoch mit einer dünneren, wasserstoffreichen Atmosphäre und einer ozeanischen Oberfläche. Es wird erwartet, dass hessische Welten Ozeane voller Wasser enthalten. Es ist jedoch auch möglich, dass der Ozean zu heiß ist, um bewohnbar oder flüssig zu sein.

„Obwohl dieser Planetentyp in unserem Sonnensystem nicht existiert, sind subneptunische Planeten der häufigste bisher bekannte Planetentyp in der Galaxie“, erklärte Teammitglied Subhajit Sarkar von der Cardiff University. „Wir haben das bisher detaillierteste Spektrum der bewohnbaren Subzone von Neptun erhalten und konnten so Moleküle in seiner Atmosphäre identifizieren.“

Die Charakterisierung der Atmosphären von Exoplaneten wie K2-18 b – also die Bestimmung ihrer Gase und physikalischen Bedingungen – ist ein sehr aktives Feld in der Astronomie. Allerdings werden diese Planeten im wahrsten Sinne des Wortes vom grellen Licht ihrer größeren Sterne überstrahlt, was die Untersuchung der Atmosphären von Exoplaneten besonders schwierig macht.

Das Team umging diese Herausforderung, indem es das Licht des Muttersterns von K2-18 b analysierte, während dieser die Atmosphäre des Exoplaneten passierte. K2-18 b ist ein transitierender Exoplanet, was bedeutet, dass wir einen Helligkeitsabfall feststellen können, wenn er die Oberfläche seines Muttersterns passiert. So wurde der Exoplanet erstmals 2015 von der NASA-Mission K2 entdeckt. Das bedeutet, dass während des Transits ein kleiner Teil des Sternenlichts die Atmosphäre des Exoplaneten durchdringt, bevor es Teleskope wie Webb erreicht. Der Durchgang von Sternenlicht durch die Atmosphäre eines Exoplaneten hinterlässt Spuren, die Astronomen zusammenfügen können, um Gase in der Atmosphäre des Exoplaneten zu identifizieren.

James Webbs Fähigkeiten und zukünftige Forschung

„Dieses Ergebnis war nur aufgrund des erweiterten Wellenlängenbereichs und der beispiellosen Empfindlichkeit des Webb möglich, die eine robuste Erkennung spektraler Merkmale mit nur zwei Transits ermöglichte“, sagte Madhusudan. „Zum Vergleich: Eine Transitbeobachtung mit dem Webb lieferte eine Auflösung, die mit acht Hubble-Beobachtungen vergleichbar war, die über mehrere Jahre hinweg und in einem relativ engen Wellenlängenbereich durchgeführt wurden.“

„Diese Ergebnisse sind das Ergebnis von nur zwei Beobachtungen von K2-18 b, und es werden noch weitere folgen“, erklärte Teammitglied Savvas Constantinou von der Universität Cambridge. „Das bedeutet, dass unsere Arbeit hier nur eine frühe Demonstration dessen ist, was Webb bei Exoplaneten in der bewohnbaren Zone beobachten könnte.“

Die Ergebnisse des Teams wurden zur Veröffentlichung in The angenommen Astrophysikalische Tagebuchbriefe.

Das Team beabsichtigt nun, Folgeforschungen mit dem MIRI-Spektrometer (Mid-Infrared Instrument) des Teleskops durchzuführen, von denen sie hoffen, dass sie ihre Ergebnisse weiter validieren und neue Einblicke in die Umweltbedingungen auf K2-18 b liefern.

„Unser ultimatives Ziel ist es, Leben auf einem bewohnbaren Exoplaneten zu identifizieren, was unser Verständnis unseres Platzes im Universum verändern würde“, schloss Madhusudan. „Unsere Erkenntnisse sind ein vielversprechender Schritt zu einem tieferen Verständnis der hessischen Welten in diesem Unterfangen.“

Das James Webb-Weltraumteleskop der NASA ist das weltweit führende Weltraumobservatorium. Er löst die Geheimnisse unseres Sonnensystems, blickt über die fernen Welten um andere Sterne hinaus und erforscht die mysteriösen Strukturen und Ursprünge unseres Universums und unseren Platz darin. WEB ist ein internationales Programm, das von der NASA und ihren Partnern, der Europäischen Weltraumorganisation (ESA), geleitet wird.Europäische Weltraumorganisation) und die Canadian Space Agency.