Das James-Webb-Weltraumteleskop hat damit begonnen, die verlockendsten Kandidaten für Leben anderswo im Universum zu untersuchen – eine Gruppe von Exoplaneten im Sternensystem, die als TRAPPIST-1 bekannt ist.
Das bedeutet, dass Astronomen in den kommenden Jahren eine Fülle von Daten von einer Gruppe von Planeten außerhalb unseres Sonnensystems erwarten können hilfe antworten die uralte Frage: Sind wir allein im Universum?
Webb hat die Welt in den letzten Wochen danach begeistert NASA veröffentlicht seine erste Reihe richtiger Beobachtungen Dazu gehörte das tiefste Infrarotbild des Universums, das jemals aufgenommen wurde.
Während die atemberaubenden und farbenfrohen Bilder des Teleskops von entfernten kosmischen Objekten die öffentliche Vorstellungskraft anregen, könnte es leicht sein, die Fülle an Rohdaten zu übersehen, die das Teleskop gesammelt hat und weiterhin sammeln wird.
Fast unmittelbar nachdem es in der Lage war, wissenschaftliche Beobachtungen durchzuführen, begann Webb vorrangig mit der Untersuchung des TRAPPIST-1-Systems. TRAPPIST-1 ist ein roter Zwergstern, der etwa 12 Parsec (39 Lichtjahre) von unserer Sonne entfernt ist und seit seiner Entdeckung im Jahr 2017 Astronomen interessiert.
Das liegt daran, dass bei TRAPPIST-1 mindestens sieben Felsen gefunden wurden Exoplaneten– Planeten, die außerhalb des Sonnensystems existieren – die es mit Größen und Massen ähnlich der Erde umkreisen. Darüber hinaus deuteten erste Beobachtungen darauf hin, dass einige der Planeten Temperaturen haben könnten, die niedrig genug sind, um hypothetisch das Vorhandensein von flüssigem Wasser zu unterstützen.
„Es gibt andere Planeten, die terrestrisch oder gemäßigt oder beides sind, aber sie sind normalerweise zu weit entfernt oder um einen Stern herum, der zu groß ist, um uns wirklich zu erlauben, sie zu studieren“, Julien de Wit, Assistenzprofessor für Erde, Atmosphäre und Planeten Science Department am Massachusetts Institute of Technology und Teil des Teams, das das TRAPPIST-1-System entdeckt hat, erzählt Nachrichtenwoche.
„Das sind also die einzigen Fenster, die wir möglicherweise in die Atmosphäre anderer terrestrischer bewohnbarer Planeten haben, und das ist das wirklich Besondere an ihnen.“
Aufgrund technologischer Einschränkungen konnten wir jedoch bisher keine entscheidende Eigenschaft dieser Planeten feststellen: ob sie Atmosphären haben oder nicht. Das heißt, bis Webb die Szene betrat.
„Die Frage, die wir jetzt beantworten wollen, ist, haben sie eine Atmosphäre? Wenn sie eine Atmosphäre haben, werden die Dinge sehr spannend“, sagte Michaël Gillon, ein Exoplanetenforscher an der Universität Lüttich in Belgien, der das Team leitete, das das TRAPPIST-1-System entdeckte.
Er sagte Nachrichtenwoche: „Man braucht wirklich ein sehr großes erdfernes Teleskop, das man bei Bedarf stunden- oder tagelang beobachten kann und das in einem großen Wellenlängenbereich im Infraroten arbeitet [spectrum], denn hier befinden sich alle molekularspektroskopischen Merkmale, nach denen wir suchen. Und James Webb ist genau das, wovon ich spreche.“
Für de Wit ist die technologischer Schritt nach vorn made with Webb kann kaum überbewertet werden. „In Bezug auf den Informationsgehalt gehen wir vom Radiohören zum Fernsehen über“, sagte er.
Licht spalten
Die Methode, mit der Wissenschaftler herausfinden werden, ob die TRAPPIST-1-Planeten eine Atmosphäre haben oder nicht heißt Transitspektroskopie. Es funktioniert, indem es Sonnenlicht sammelt, das einen nahe gelegenen Planeten umgibt, und dieses Licht in ein Spektrum aufteilt – genau wie ein Prisma weißes Licht in einen Regenbogen aufteilt.
Wenn dieses Sonnenlicht auf seinem Weg zur Erde die Atmosphäre eines Planeten passiert, dann gibt es verräterische Zeichen im Spektrum dieses Lichts.
„Sie haben also Abdrücke der chemischen Signatur der Atmosphäre, die in Ihren Daten und Ihren spektroskopischen Daten erscheinen“, sagte Gillon.
Die Recherche wird schrittweise durchgeführt. Zunächst werden die Webb-Astronomen feststellen, ob einer der TRAPPIST-1-Planeten tatsächlich eine Atmosphäre hat – eine enorme Entwicklung für sich.
Zweitens wird damit begonnen, herauszufinden, woraus jede dieser Atmosphären besteht. Ein Vorgang, den de Wit als „wie das Schälen einer Zwiebel“ beschrieb.
„Bemerkenswert ist, dass etwas leicht erkennbar sein kann, nur weil es sehr starke Merkmale aufweist, aber es kann sich um eine sehr, sehr geringe Menge handeln“, fügte er hinzu. „Also werden wir anfangen, molekulare Merkmale zu finden, das ist großartig. Aber dann wäre der nächste Schritt, dass wir genügend Daten haben, damit wir anfangen können zu diskutieren, wie viel davon und von jenem vorhanden ist, und dann können wir sogar anfangen, Informationen über die Temperatur als Funktion der Höhe und des Drucks zu extrahieren.“
Als nächstes könnte das Webb-Team damit beginnen, Details über die Oberflächenbedingungen und die Prozesse abzuleiten, die überhaupt zum Vorhandensein dieser atmosphärischen Komponenten geführt haben könnten.
„Es ist wie Ihre Lieblingsfernsehsendung, und Sie müssen eine Woche warten, um zur nächsten Folge zu gelangen“, sagte de Wit. „In diesem Fall müssen Sie möglicherweise ein Jahr warten, um die nächste Folge zu haben.“
Gas geben
Es gibt viele atmosphärische Komponenten, die für Wissenschaftler, die die TRAPPIST-1-Planeten untersuchen, von Interesse wären – Wasserdampf könnte als erstes in den Sinn kommen –, aber für Gillon wird Methan die größte sein.
„Methan hat, wie wir wissen, eine sehr kurze Lebensdauer“, sagte er. „In einer solchen Atmosphäre verschwinden seine Moleküle sehr schnell. Wenn Sie also große Mengen Methan in der Atmosphäre eines dieser TRAPPIST-1-Planeten haben, wobei die Atmosphäre auch reich an CO2 oder Ozon ist, dann würde dies bedeuten, dass es eine sehr große Methanquelle gibt. Und wir kennen nicht viele abiotische Quellen, aber wir wissen, dass Leben Methan produzieren kann.
„Wir glauben, dass bevor die Erdatmosphäre sehr sauerstoffreich war, dank des Aufstiegs der Photosynthese Methan in großer Menge in der Erdatmosphäre vorhanden war, weil es damals einige Bakterien gab, die viel Methan produzierten.
„Wenn wir also Methan entdecken, wird das super spannend.“
Die Post James Webb späht in TRAPPIST-1, ein Sternensystem voller erdähnlicher Planeten erschien zuerst auf Nachrichtenwoche.
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