Succesvolle eerste waarnemingen zetten Rocky Worlds-programma op de kaart: kunnen rotsachtige exoplaneten hun atmosfeer behouden?

NASA’s Webb- en Hubble-ruimtetelescopen hebben succesvol de eerste gecoördineerde waarnemingen voltooid van de rotsachtige exoplaneet GJ 3929 b. Het Rocky Worlds-programma onderzoekt hiermee of aardachtige planeten een atmosfeer kunnen behouden rond actieve rode dwergsterren.

De eerste gecoördineerde waarnemingen van het Rocky Worlds Director’s Discretionary Time-programma zijn met succes afgerond. Het team heeft de aardachtige exoplaneet GJ 3929 b en zijn rode dwergster bestudeerd met zowel de James Webb- als de Hubble-ruimtetelescoop. Deze mijlpaal markeert het begin van een ambitieuze zoektocht naar atmosferen op rotsachtige planeten buiten ons zonnestelsel.

Eerste doelwit als proeftuin voor complexe waarnemingen

De keuze voor GJ 3929 b was geen toeval. Ster GJ 3929 bleek al vroeg in het selectieproces één van de sterkste kandidaten voor deze eerste ronde waarnemingen. Het team benadrukt dat het doelwit niet werd gekozen vanwege verwachte spectaculaire ontdekkingen, maar vanwege een belangrijke balans: wetenschappelijk waardevol, observationeel haalbaar en ideaal om te leren hoe een complex programma met meerdere grote observatoria moet worden uitgevoerd. “Dit was onze proeftuin,” zegt Néstor Espinoza, programmaleider van Rocky Worlds en missiewetenschapper voor exoplaneetonderzoek bij het Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore. “Het voltooien van deze eerste waarnemingen toont aan dat het programma technisch, wetenschappelijk en in goede samenwerking functioneert.”

De waarnemingen vereisten dat onderzoekers nauwkeurig voorspelden wanneer de planeet achter zijn ster zou passeren, een gebeurtenis die bekendstaat als een secundaire eclips. Zelfs voor een relatief gunstig doelwit als GJ 3929 b vormden onzekerheden in de planeetbaan aanzienlijke technische uitdagingen. Het succesvol afronden van de waarnemingen demonstreert dat het team deze obstakels kan overwinnen en een raamwerk kan opzetten voor toekomstige doelwitten, waarvan er vele naar verwachting nog moeilijker te observeren zijn. Hannah Diamond-Lowe, programmaleider en astronoom bij STScI, voegt toe: “Dit is precies waarom het Rocky Worlds-programma bestaat. Dit zijn waarnemingen met een hoog risico op falen maar met een hoge beloning. Het voltooien van dit eerste doelwit toont aan dat we weten hoe we het moeten doen.”

Waarom rotsachtige planeten rond rode dwergen zo belangrijk zijn

De overgrote meerderheid van rotsachtige planeten in de Melkweg draait om rode dwergsterren, ook wel M-dwergen genoemd. Deze sterren zijn kleiner en koeler dan de zon, maar kunnen veel actiever zijn en nabijgelegen planeten onophoudelijk bombarderen met hoogenergetische röntgenstraling en ultraviolet licht. Ontdekken of een kleine planeet een atmosfeer kan behouden in zo’n barre omgeving is een cruciale stap in de zoektocht naar leven buiten ons zonnestelsel. Als een dunne deken van gas deze aanval kan overleven, zouden rotsachtige planeten met atmosferen heel gewoon kunnen zijn in de Melkweg. Zo niet, dan zou het aantal potentieel bewoonbare planeten in ons sterrenstelsel veel kleiner kunnen zijn dan we ooit dachten.

Artistieke impressie van een rode dwergster met een nabije rotsachtige planeet. De meeste rotsachtige planeten in de Melkweg draaien om dit type sterren, die kleiner en koeler zijn dan de zon, maar hun planeten kunnen bombarderen met schadelijke röntgen- en ultravioletstraling. Foto: STScI, Ralf Crawford (STScI)

Webb en Hubble vullen elkaar aan bij atmosfeeronderzoek

Terwijl Webb het midden-infrarode licht meet dat van een exoplaneet komt om te bepalen of deze een atmosfeer heeft, analyseert Hubble het ultraviolette licht van elke gastster om de stralingsomgeving van die exoplaneet te beoordelen. Met ongeveer 500 uur aan Webb-waarnemingen en 200 uur met Hubble is het Rocky Worlds-programma niet alleen gericht op het vaststellen of deze specifieke planeten atmosferen hebben. Het levert onderzoekers namelijk ook een cruciale dataset om de meest voorkomende typen sterren en hun planetenstelsels in de Melkweg te begrijpen, maar ook de komende twintig jaar aan exoplaneetwaarnemingen met Webb te begeleiden en tot slot vitale informatie te verschaffen voor het ontwerp van toekomstige telescopen, zoals bijvoorbeeld het in ontwikkeling zijnde Habitable Worlds Observatory.

Samenwerking en directe datadeling centraal

Het Rocky Worlds-programma is opgezet als een gemeenschap gedreven initiatief. Wetenschappers van over de hele wereld deelden niet-gepubliceerde ondersteunende waarnemingen, waaronder radiale snelheidsmetingen die werden gebruikt om de planeetbaan te verfijnen en de planningsvoorspellingen te verbeteren. De gegevens zijn onmiddellijk beschikbaar zodra ze van de telescoop zijn gedownload, via het Barbara A. Mikulski Archive for Space Telescopes (MAST). Sommige onderzoekers zijn al begonnen met het analyseren van de data en het publiceren van hun conclusies.

Om de samenwerking verder te stimuleren, heeft STScI onlangs het Rocky Worlds DDT Community Involvement Initiative (CII) gelanceerd. Dit open forum stelt individuen en onderzoeksgroepen in staat ideeën en informatie uit te wisselen over analysetechnieken, aanvullende observaties en publicatieplannen, met als doel de reikwijdte en wetenschappelijke opbrengst van het programma te vergroten. Het CII wordt ondersteund door een Community Involvement Board, waarvoor nog tot 17 juli 2026 aanmeldingen kunnen worden ingediend (mocht ook jij nog interesse hebben).

Eerste waarnemingen leggen basis voor toekomstige ontdekkingen

De voltooide observaties van GJ 3929 b vormen niet alleen een technische overwinning, maar leggen ook de basis voor de bredere studie van exoplaneten door de astronomische gemeenschap. De gegevens die nu beschikbaar zijn, zullen wetenschappers helpen begrijpen welke factoren bepalen of een rotsachtige planeet een atmosfeer kan behouden. De komende jaren zullen de Webb- en Hubble-telescopen nog acht andere rotsachtige planeten observeren, waaronder LTT 1445 A c, LHS 1140 b en TOI-198 b. De waarnemingen lopen volgens planning door tot in 2027, waarbij alle data direct openbaar gemaakt zullen worden via MAST.

Dit diagram toont negen rotsachtige exoplaneten die het Rocky Worlds-programma met Webb en Hubble zal bestuderen. De grootte van elke bol is gerelateerd aan de massa van de planeet, terwijl de positie op de horizontale as de hoeveelheid hoogenergetische straling weergeeft die de planeet van zijn moederster ontvangt. Eén van de centrale vragen is of er een duidelijke scheidslijn bestaat – een zogenoemde ‘kosmische kustlijn’ – die voorspelt welke planeten een atmosfeer kunnen behouden en welke niet. Afbeelding: NASA, ESA, CSA, Margaret Carruthers (STScI)

 Een veelbelovende start voor een baanbrekend programma

Het Rocky Worlds-programma heeft met de succesvolle eerste waarnemingen van GJ 3929 b bewezen klaar te zijn voor de uitdagingen die komen gaan. De combinatie van Webb’s infraroodmetingen en Hubble’s ultravioletwaarnemingen biedt een krachtige aanpak om te bepalen of rotsachtige planeten in onze Melkweg een atmosfeer kunnen behouden. De directe beschikbaarheid van data en de nadruk op betrokken burgerwetenschap maken dit initiatief tot een model voor toekomstig groot onderzoek in de astronomie. De komende jaren zullen uitwijzen of exoplaneet GJ 3929 b en zijn soortgenoten daadwerkelijk een atmosfeer hebben weten te behouden in de barre omgeving van hun actieve moedersterren waarin ze huizen, en wat dat betekent voor de zoektocht naar leven elders in het heelal.

Leestip: AI lost misschien een van de grootste mysteries van het heelal op, maar de uitkomst is allesbehalve geruststellend

Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast: