„Ein transformativer Moment“: JWST enthüllt seinen ersten Blick auf eine fremde Welt

Das James-Webb-Weltraumteleskop hat gerade sein erstes direktes Bild eines Planeten geliefert, der einen fernen Stern umkreist.

Das schwache Leuchten des Gasriesen wurde in der Nähe eines jungen Sterns in etwa 350 Lichtjahren Entfernung eingefangen und diente als Demonstration der Fähigkeit des Teleskops, Exoplaneten direkt zu beobachten – eine technisch schwierige Aufgabe, die uns jedoch ein anderes Werkzeug für die Untersuchung fremder Welten an die Hand gibt zu den am häufigsten verwendeten indirekten Methoden.

„Dies ist ein transformativer Moment“ sagt die Physikerin und Astronomin Sasha Hinkley der University of Exeter im Vereinigten Königreich, „nicht nur für Webb, sondern für die Astronomie im Allgemeinen“.

Bis heute umkreisen mehr als 5.000 Planeten Sterne in der Milchstraße außerhalb des Sonnensystems wurden offiziell beobachtet . Die meisten dieser Exoplaneten wurden nur indirekt beobachtet, und zwar aufgrund der Auswirkungen, die sie auf ihren Mutterstern haben.

Wenn ein Exoplanet zwischen uns und seinem Wirtsstern vorbeizieht, wird das Licht des Sterns nur ein wenig schwächer; Wenn wir diese Verdunkelungsereignisse in regelmäßigen Abständen feststellen, können wir auf die Anwesenheit eines umlaufenden Exoplaneten schließen.

Ebenso übt die Anwesenheit eines Exoplaneten eine winzige Anziehungskraft auf seinen Stern aus, die wir als regelmäßige Änderungen in der Wellenlänge des Sternenlichts erkennen können. Beide Techniken funktionieren am besten für Exoplaneten, die ihrem Stern sehr nahe sind.

Es kommt sehr selten vor, dass wir einen Exoplaneten direkt beobachten; Bisher wurden nur etwa 20 Exemplare mit hohem Kontrast abgebildet. Exoplaneten sind sehr weit von unseren Instrumenten entfernt, sehr klein und sehr schwach, insbesondere im Vergleich zum Licht, das von ihrem Mutterstern ausgeht.

Ein Exoplanet kann viele Größenordnungen dunkler sein als der Lichthof, der von dem Stern, den er umkreist, gebeugt wird; Dennoch ist es das beste Werkzeug, das wir haben, um Exoplaneten zu charakterisieren, die ihre Sterne in großen Abständen umkreisen und sehr lange, mehrjährige Umlaufbahnen haben.

Exoplanetenforscher setzen große Hoffnungen in das JWST mit seiner hohen Empfindlichkeit. Und nun scheinen diese Hoffnungen begründet zu sein.

Der vom Teleskop abgebildete Exoplanet heißt HIP 65426 b und umkreist einen Hauptreihenstern vom Typ A namens HIP 65426 oder HD 116434 , in einer Entfernung von etwa 110 Astronomischen Einheiten – dem 110-fachen Abstand zwischen Erde und Sonne.

Es wurde 2017 mithilfe eines Instruments entdeckt am Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte angerufen KUGEL. Ausgestattet mit einem Koronographen genannten Aufsatz minimiert er das Licht des Sterns, um das Leuchten des Exoplaneten zu sehen.

In den vom VLT erfassten Wellenlängen im nahen Infrarot ist der Exoplanet etwa 10.000 Mal schwächer als der Stern.

Da er sich im Weltraum befindet und daher nicht von atmosphärischen Störungen beeinflusst wird und längere Infrarotwellenlängen als das VLT beobachten kann, konnten die Beobachtungen des JWST neue Details über den Exoplaneten enthüllen.

So konnte der Forscher beispielsweise feststellen, dass HIP 65426 b etwa die 7,1-fache Masse von hat Jupiter . Es ist also wahrscheinlich ein Gasriese, der für das Leben, wie wir es kennen, kaum bewohnbar ist.

Selbst bei den vom MIRI-Instrument des JWST beobachteten mittleren Infrarotwellenlängen war die Entdeckung eine Herausforderung, da der Exoplanet immer noch einige tausend Mal schwächer als der Stern war.

Dennoch konnte das JWST HIP 65426 b in allen sieben seiner Beobachtungsfilter nachweisen und erreichte den ersten direkten Nachweis eines Exoplaneten bei Wellenlängen von mehr als 5 Mikrometern.

„Die Aufnahme dieses Bildes fühlte sich an, als würde man nach einem Weltraumschatz graben.“ sagt der Astronom Aarynn Carter der University of California, Santa Cruz. „Zuerst konnte ich nur das Licht des Sterns sehen, aber mit sorgfältiger Bildverarbeitung konnte ich dieses Licht entfernen und den Planeten freilegen.“

Nach Angaben des Teams übertraf das Teleskop seine erwartete Kontrastleistung um den Faktor 10 – äußerst wichtig für die kontrastreiche direkte Abbildung von Exoplaneten. Aufgrund der erreichten Kontrastleistung geht das Team davon aus, dass das Teleskop in der Lage sein wird, Exoplaneten mit einer Größe von nur einem Drittel der Masse des Jupiter zu sehen, und zwar über Bahnabstände von 100 astronomischen Einheiten hinaus.

„Ich denke, das Aufregendste ist, dass wir gerade erst begonnen haben.“ Carter sagt . „Es werden noch viele weitere Bilder von Exoplaneten folgen, die unser Gesamtverständnis ihrer Physik, Chemie und Entstehung prägen werden.“ Vielleicht entdecken wir sogar bisher unbekannte Planeten.“

Die Forschungsergebnisse des Teams wurden an den Preprint-Server übermittelt arXiv , und wurde eingereicht für Peer-Review .