Das nächste Weltraumteleskop der NASA könnte Details über die TRAPPIST-1-Planeten enthüllen, aber es gibt ein Problem

Die Reflexionen zweier Raumfahrzeugtechniker werden in den vergoldeten Spiegeln der NASA eingefangen

Die Reflexionen zweier Raumfahrzeugtechniker werden in den vergoldeten Spiegeln des James-Webb-Weltraumteleskops (JWST) der NASA eingefangen. JWST befindet sich derzeit im Bau in der Anlage von Northrop Grumman in Los Angeles und soll 2021 starten. Einer neuen Studie zufolge könnte Webb Wissenschaftlern dabei helfen, Atmosphären im Planetensystem TRAPPIST-1 zu erkennen und zu untersuchen. (Bildnachweis: Chris Gunn/NASA)

Die James Webb Weltraumteleskop (Webb) könnte kritische Informationen über die Atmosphären von Planeten im Planetensystem TRAPPIST-1 sammeln, aber das größte Hindernis könnten Wolken sein, hat eine neue Studie ergeben.

Die Suche nach Leben und Welten, die das Leben, wie wir es hier auf der Erde kennen, theoretisch unterstützen könnten, hängt von der Fähigkeit des Menschen ab, Ecken des Kosmos fern der Heimat zu erforschen und zu studieren. Webb, das 2021 starten soll, hat vier Hauptziele: das Licht der ersten Sterne und Galaxien, die sich im Universum gebildet haben, zu entdecken, Planetensysteme zu studieren, die Entstehung von Sternen und Planetensystemen zu untersuchen und die Ursprünge des Lebens zu untersuchen . Wissenschaftler haben gehofft, dass das Teleskop mit diesen Zielen auch die Suche nach Leben vorantreiben kann.



Wissenschaftler interessieren sich besonders für das TRAPPIST-1-System, denn obwohl Simulationen in früheren Studien haben gezeigt, dass die meisten Welten in diesem System sind wahrscheinlich unbewohnbar, eine – TRAPPIST-1e – könnte flüssiges Wasser aufnehmen und in der Lage sein, Leben, wie wir es kennen, zu unterstützen.

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Die Forscher dieser neuen Studie führten Simulationen mit dem TRAPPIST-1-System durch – einem 39 Lichtjahre entfernten Planetensystem, das sieben bestätigte Exoplaneten enthält, die einen ultrakühlen Stern umkreisen – als Testgelände für die potenziellen Fähigkeiten des Teleskops. Sie fanden dass Webb theoretisch die Atmosphären aller sieben Welten im System in weniger als 10 Transiten oder Vorbeiflügen vor seinem Wirtsstern erkennen könnte.

Das Team unter der Leitung von Jacob Lustig-Yaeger, einem Doktoranden der Astronomie an der University of Washington, fand heraus, dass das Teleskop dies mit einem integrierten Werkzeug namens Near Infrared Spectrograph tun kann.

Künstler

Künstlerische Illustration der Oberfläche eines Planeten im TRAPPIST-1-System, das sieben ungefähr erdgroße Welten beherbergt. Laut einer neuen Studie könnte das James Webb-Weltraumteleskop der NASA Wissenschaftlern helfen, Atmosphären im Planetensystem TRAPPIST-1 zu erkennen und zu untersuchen.(Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech)

Astronomen entdecken und untersuchen Exoplaneten wie die in TRAPPIST-1, indem sie beobachten, wie sie ihren Stern passieren. Durch die Untersuchung des Lichts, das die Atmosphäre eines Planeten durchquert, während der Planet seinen Stern durchquert, können Wissenschaftler Farb- und Wellenlängenunterschiede erkennen, die entstehen, wenn Licht durch verschiedene Gase in der Atmosphäre des Planeten dringt.

'Da jedes Gas einen einzigartigen 'spektralen Fingerabdruck' hat, können wir sie identifizieren und beginnen, die Zusammensetzung der Atmosphäre des Exoplaneten zusammenzusetzen', sagt Lustig-Yaeger sagte in einer Erklärung .

Wissenschaftler interessieren sich besonders für das TRAPPIST-1-System, denn obwohl Simulationen in früheren Studien haben gezeigt, dass die meisten Welten in diesem System sind wahrscheinlich unbewohnbar, eine – TRAPPIST-1e – könnte flüssiges Wasser aufnehmen und in der Lage sein, Leben, wie wir es kennen, zu unterstützen.

Das Team stellte jedoch fest, dass Webb zwar die Atmosphären aller Planeten in TRAPPIST-1 im ersten Betriebsjahr des Teleskops erkennen und untersuchen konnte, es jedoch durch Wolken stark behindert würde. 'Wir stellen fest, dass die Transmissionsspektroskopie mit dem Nahinfrarot-Spektrographenprisma optimal ist, um terrestrische, CO2-haltige Atmosphären zu erkennen, möglicherweise in weniger als 10 Transiten für alle sieben TRAPPIST-1-Planeten, wenn ihnen Aerosole in großer Höhe fehlen' oder Wolken, Zusammenfassung der Studie Zustände.

Während Webb weniger als 10 Transite benötigen könnte, um eine Atmosphäre auf einer wolkenfreien Welt im System zu erkennen, könnte das Teleskop mehr als 30 Transite benötigen, um einen Planeten zu finden, der von dicken Wolken umhüllt ist, so die Aussage. Aber obwohl Wolken (die auf den TRAPPIST-1-Welten existieren können oder auch nicht) eine Herausforderung darstellen können, sind sie kein vollständiges Hindernis.

'Selbst bei realistischen Wolken in großer Höhe wird das James Webb-Teleskop immer noch in der Lage sein, das Vorhandensein von Atmosphären zu erkennen - was vor unserer Arbeit nicht bekannt war', sagte Lustig-Yaeger in derselben Erklärung.

Wissenschaftler müssen noch bestätigen, welche der Planeten in TRAPPIST-1, wenn überhaupt, Atmosphären haben. Webb konnte das Vorhandensein von Atmosphären überprüfen und sogar deren Zusammensetzung analysieren.

'Im Moment stellt sich eine große Frage auf dem Gebiet: ob diese Planeten überhaupt Atmosphären haben, insbesondere die innersten Planeten', sagte Lustig-Yaeger. 'Wenn wir bestätigt haben, dass es Atmosphären gibt, was können wir dann über die Atmosphäre jedes Planeten lernen – die Moleküle, aus denen sie besteht?'

Die Studium wurde am 21. Juni veröffentlicht im Astronomischen Journal.

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