De zoektocht naar exoplaneten — werelden buiten ons eigen zonnestelsel — is in een stroomversnelling geraakt. Waar we voorheen al blij waren met het simpelweg ontdekken van een planeet, richten astronomen zich nu op de chemische samenstelling van hun atmosfeer. Door de sfeer van vroege, jonge exoplaneten te analyseren, kijken we in feite terug in de tijd en ontrafelen we de ontstaansgeschiedenis van planetenstelsels. Twee vlaggenschepen van de NASA spelen hierin de hoofdrol: de James Webb Space Telescope (JWST) en de Nancy Grace Roman Space Telescope.
James Webb: het chemische laboratorium in het infrarood
De James Webb-telescoop heeft met zijn ongeëvenaarde infraroodspectroscopie de lat voor exoplanetair onderzoek verhoogd. Door te kijken naar het licht van een ster dat door de atmosfeer van een passerende exoplanet filtert (transitspectroscopie), kan JWST de chemische vingerafdrukken van gassen opvangen.
Zo schreef JWST geschiedenis door voor het eerst overtuigend koolstofdioxide CO2, waterdamp en zwaveldioxide SO2 aan te tonen in de atmosfeer van de hete gasreus WASP-39 b. Vooral de aanwezigheid van zwaveldioxide was een mijlpaal: het bewijst dat er actieve fotochemie plaatsvindt, aangedreven door het licht van de moederster. Bij jonge, vroege planeten helpt deze moleculaire inventarisatie wetenschappers te begrijpen hoeveel ijzig materiaal versus gas de planeet tijdens zijn vorming heeft opgeslokt.
Nancy Grace Roman: de grootschalige staticus
Waar JWST met precisie inzoomt op individuele planeten, pakt de Nancy Grace Roman Space Telescope het anders aan: met een gigantisch blikveld. Roman maakt gebruik van twee krachtige technieken:
- Gravitatie-micro-lensing: Roman analyseert hoe het licht van een achtergrondster wordt afgebogen door de zwaartekracht van een voorgrondster met planeten. Dit maakt het mogelijk om duizenden exoplaneten te ontdekken op grote afstand van hun ster — inclusief ‘koude’ planeten die vergelijkbaar zijn met Jupiter en Saturnus.
- De coronagraaf: Roman is uitgerust met een geavanceerde coronagraaf die het verblindende licht van een ster kan wegfilteren. Hierdoor wordt het mogelijk om direct foto’s en spectra te maken van de atmosferen van nabije, vroege planeten.
Een gouden duet voor astronomie
De synergie tussen beide telescopen is enorm. Nancy Grace Roman brengt een breed scala aan jonge planetenstelsels in kaart en brengt de statistieken van planeetvorming in beeld. Vervolgens kan JWST gericht worden ingezet om de meest fascinerende atmosferen tot in detail chemisch te ontleden. Samen bieden ze een compleet beeld van hoe ruwe protoplanetaire schijven transformeren in de atmosferen van volwassen werelden.
