De James Webb Space Telescope (JWST) heeft zijn eerste directe opname gemaakt van een planeet buiten het zonnestelsel. Deze exoplaneet is een gasreus die zes tot twaalf keer zo zwaar is als Jupiter en relatief jong is: tussen 15 en 20 miljoen jaar oud.
Astronomen gebruikten vier verschillende lichtfilters op de JWST voor de waarneming van de planeet, die HIP 65426 b is genoemd. De planeet werd oorspronkelijk in 2017 ontdekt met behulp van het SPHERE-instrument op de Very Large Telescope van de European Southern Observatory in Chili en werd waargenomen met behulp van korte infrarode golflengten van het licht. De JWST kan langere infrarode golflengten zien en was in staat om meer informatie over de planeet te onthullen die werd verduisterd door interferentie van de atmosfeer van de aarde – een probleem dat zich voordoet met telescopen op de grond.
NASA legt uit dat zowel de Nabij-Infrarood Camera (NIRCam) als het Midden-Infrarood Instrument (MIRI) zijn uitgerust met coronagraphs, sets van kleine “maskers” die sterlicht tegenhouden en de nieuwe telescoop in staat stellen om directe beelden te maken van bepaalde exoplaneten. Hoe opwindend dit ook is voor wetenschappers vandaag, de Nancy Grace Roman Space Telescope – momenteel gepland voor lancering eind 2020 – zal over een nog geavanceerdere coronagraaf beschikken.
Het fotograferen van exoplaneten kan om een aantal redenen een uitdaging zijn, maar een van de grootste is dat ze zo veel minder helder zijn dan de sterren waar ze omheen draaien. HIP 65426 b is bijvoorbeeld meer dan 10.000 keer zwakker dan zijn gastster in het nabije infrarood, en een paar duizend keer zwakker in het midden-infrarood.
Het wordt vooral een uitdaging als een planeet dicht bij zijn ster staat, waardoor hij nog meer aan het oog wordt onttrokken. In het geval van HIP 65426 b stond hij zo ver van zijn ster dat de JWST hem kon scheiden en onafhankelijk in beeld kon brengen – hij staat ongeveer 100 keer verder van zijn gastster dan de aarde van de zon staat.
Elk van de vier filterbeelden toont een iets andere “klodder licht”, zoals NASA zegt, vanwege de bijzonderheden van het optische systeem van JWST en hoe het licht door verschillende optieken vertaalt.
Waarom lijken deze niet op beelden van ons zonnestelsel, gemaakt door Juno of Cassini? De ruimte is groot en exoplaneten zijn klein – en ver weg van ons! Vergeet niet dat we pas in 2015 voor het eerst een gedetailleerde blik op Pluto kregen, toen New Horizons ons bezocht. pic.twitter.com/En3zsZa0Wc
– NASA Webb Telescoop (@NASAWebb) 1 september 2022
“Het verkrijgen van dit beeld voelde als het opgraven naar een ruimteschat,” zegt Aarynn Carter, een postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van Californië, Santa Cruz, die de analyse van de beelden leidde. “In het begin zag ik alleen het licht van de ster, maar met zorgvuldige beeldbewerking kon ik dat licht verwijderen en de planeet blootleggen.”
Dit is niet het eerste directe beeld van een exoplaneet dat ooit is vastgelegd, het is slechts het eerste beeld van de JWST – Hubble heeft ook directe foto’s van exoplaneten gemaakt. Dat gezegd hebbende, dit is slechts het begin van wat Webb zal zien.
“Ik denk dat wat het meest opwindend is, is dat we nog maar net begonnen zijn,” zei Carter. “Er komen nog veel meer beelden van exoplaneten die ons algemene begrip van hun fysica, chemie en vorming zullen vormgeven. Misschien ontdekken we zelfs nog onbekende planeten.”
Image credits: NASA/ESA/CSA, A Carter (UCSC), het ERS 1386 team, en A. Pagan (STScI).