Webb ontdekt waterdamp, maar van een planeet of van diens moederster?

Astronomen hebben de Webb-ruimtetelescoop gebruikt om een rotsachtige exoplaneet te onderzoeken die bekendstaat als GJ 486 b. De planeet staat te dicht bij zijn ster om zich binnen diens leefbare zone te bevinden, en heeft een oppervlaktetemperatuur van ongeveer 430 graden Celsius. Toch zijn in waarnemingen met de Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) van de ruimtetelescoop sporen van waterdamp te zien. Als de waterdamp bij de planeet hoort, zou dat erop wijzen dat deze ondanks zijn verzengende temperatuur een atmosfeer heeft. Het onderzoeksteam benadrukt echter dat de waterdamp ook in diens ster – en specifiek in koele ‘zonnevlekken’ – kan zitten.

GJ 486 b is ongeveer dertig procent groter dan de aarde en heeft drie keer zoveel massa. Dat betekent dat deze rotsachtige planeet een sterkere zwaartekracht heeft dan de aarde. Hij draait in iets minder dan anderhalve aardse dag om een rode dwergster. Naar verwachting loopt zijn rotatie synchroon met de omlooptijd om zijn ster, en is altijd dezelfde zijde van de planeet naar de ster toe gekeerd.

Van ons uit gezien schuift GJ 486 b met regelmatige tussenpozen voor zijn ster langs. Als hij inderdaad een atmosfeer heeft, dan zou het sterlicht tijdens zo’n planeetovergang door de daarin aanwezige gassen worden ‘gefilterd’. Daarbij laat zijn atmosfeer dan chemische vingerafdrukken achter in het licht van de ster, die met behulp van zogeheten transmissiespectroscopie kunnen worden vastgelegd.

De astronomen hebben twee planeetovergangen waargenomen, die elk ongeveer een uur duurden. Vervolgens gebruikten ze drie verschillende methoden om de gegevens te analyseren. De resultaten zijn onderling consistent: ze laten een overwegend vlak spectrum zien met een intrigerende stijging bij de kortste infrarode golflengten. Computermodellen laten zien dat dit signaal waarschijnlijk door waterdamp wordt veroorzaakt.

Hoewel dit erop zou kunnen wijzen dat GJ 486 b een atmosfeer heeft, is een (minstens) even plausibele verklaring dat de waterdamp in diens ster zit. Ook in onze zon komt soms waterdamp voor: dat is dan met name het geval in zonnevlekken, die erg koel zijn vergeleken met de rest van het zonsoppervlak. De ster van GJ 486 b is veel koeler dan de zon, dus zou er nog meer waterdamp in diens zonnevlekken kunnen zitten. En daardoor kan een signaal ontstaan dat een planeetatmosfeer nabootst.

Een atmosfeer van waterdamp zal naar verwachting eroderen onder invloed van de hitte en straling van de ster. Als GJ 486 b zo’n atmosfeer heeft, zou deze dus voortdurend moeten worden ‘aangevuld’, bijvoorbeeld door vulkanen die waterdamp uit het binnenste van de planeet uitbraken.