Dankzij onderzoek onder leiding van Anne-Marie Lagrange van de Sterrenwacht van Parijs heeft de Webb-ruimtetelescoop zijn allereerste exoplaneet weten op te sporen. De ontdekking is te danken aan een in Frankrijk geproduceerde coronagraaf, die deel uitmaakt van de mid-infraroodcamera MIRI van de ruimtetelescoop (Nature, 25 juni).
Astronomen hebben al duizenden exoplaneten ontdekt, maar in bijna alle gevallen gaat het daarbij om indirecte waarnemingen. Het rechtstreeks fotograferen van een exoplaneet is veel moeilijker. Planeten zijn minder helder, en bevinden zich vanaf de aarde gezien zo dicht bij hun moederster, dat ze nauwelijks opvallen.
Om dit probleem te verhelpen, heeft het Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS; Frankrijk) een hulpstuk voor MIRI ontwikkeld, waarmee het effect wordt bereikt zoals we dat tijdens een totale zonsverduistering waarnemen: door de ster te maskeren worden objecten in zijn omgeving gemakkelijker waarneembaar. Dankzij dit hulpmiddel hebben Lagrange en haar team een nieuwe exoplaneet kunnen opsporen in de schijf van rotsachtig puin en stof rond zijn ster.
Bij hun zoektocht naar rechtstreeks waarneembare exoplaneten speuren astronomen naar stersystemen van een paar miljoen jaar oud die ze ‘van bovenaf’ kunnen zien. De jonge planeten in deze stelsels zijn nog heet, waardoor ze helderder zijn dan hun oudere soortgenoten, en makkelijker waarneembaar in het infrarood.
Bij eerdere waarnemingen waren twee van zulke stersystemen opgevallen, omdat ze concentrische ringstructuren vertoonden. Het vermoeden bestond dat deze ringen het gevolg waren van zwaartekrachtsinteracties tussen nog onbekende planeten en zogeheten planetesimalen.
Een van deze stersystemen, TWA 7, vertoont drie duidelijke ringen, waarvan er één bijzonder smal is en is omgeven door gebieden waar zich bijna geen materie bevindt. Op de foto die Webb van dit stersysteem heeft gemaakt, is een object in deze smalle ring te zien.
Na andere mogelijkheden te hebben uitgesloten, vermoeden de onderzoekers dat het hoogstwaarschijnlijk om een exoplaneet gaat. Gedetailleerde computersimulaties hebben bevestigd dat zich op de plek van de (waarschijnlijke) planeet een dunne ring en een ‘gat’ kunnen hebben gevormd die precies overeenkomen met het beeld dat de ruimtetelescoop heeft vastgelegd.
De nieuwe exoplaneet, TWA 7 b, is tien keer lichter dan eerdere exoplaneten waarvan rechtstreekse opnamen zijn gemaakt. Zijn massa is vergelijkbaar met die van Saturnus oftewel ongeveer drie keer zo klein als die van Jupiter, de zwaarste planeet van ons zonnestelsel.
Het is mogelijk dat Webb de komende tijd nog kleinere planeten zal kunnen vastleggen. De astronomen hopen zelfs planeten met tien keer zo weinig massa als Jupiter te kunnen opsporen, en zo de basis te leggen voor het fotograferen van exoplaneten die niet veel groter zijn dan de aarde. Dat zullen belangrijke doelwitten zijn voor toekomstige generaties van telescopen – zowel in de ruimte als op aarde – die van nog geavanceerdere coronagrafen worden voorzien. (EE)
James Webb Space Telescope discovers its first exoplanet