Nieuwe techniek om water op exoplaneten op te sporen

Astronomen van de Nederlandse Sterrenwacht van Leiden hebben, dankzij de gigantische VLT-telescoop van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht ESO, de karakteristieke spectrale vingerafdruk van watermoleculen gedetecteerd in de atmosfeer van een planeet die om een andere ster cirkelt. De detectie is te danken aan een relatief nieuwe techniek die de speurtocht naar water, en dus mogelijk leven, op exoplaneten in een stroomversnelling kan brengen.

Sinds het midden van de jaren negentig zijn er zowat 900 planeten buiten ons zonnestelsel gevonden en er zijn nog duizenden anderen die staan wachten op formele identificatie. Meer en meer duiken er ook planeten op in de levensvatbare zone rond hun ster, met de mogelijkheid dat er water in vloeibare vorm is en dus (samen met andere condities) ook leven.

Maar de tot nu beschikbare observatietechnieken waren ontoereikend om lichtjaren ver van ons de aanwezigheid van watermoleculen of andere complexe moleculen te vinden.

Techniek
Eén van de technieken om een exoplaneet te vinden, is gebruik maken van de zwaartekrachtsinvloed die de planeet op haar ster uitoefent. Deze geeft de ster een regelmatige schommelbeweging die kleine, maar meetbare verschuivingen van de lijnen in het sterspectrum veroorzaakt.

Een team astronomen onder leiding van Jayne Birkby van de Sterrenwacht Leiden heeft deze techniek nu omgedraaid door juist gebruik te maken van de veel grotere gravitationele invloed van de ster op de planeet. Deze zorgt ervoor dat de planeet met een snelheid van honderdduizenden kilometers per uur om zijn ster cirkelt. Dat resulteert in veel grotere verschuivingen van spectraallijnen, maar daar staat tegenover dat het spectrum van de planeet veel moeilijker detecteerbaar is.

Water
Toch lukte het de wetenschappers met deze techniek water op te sporen in de atmosfeer van HD 189733b, een Jupiter-achtige planeet op 63 lichtjaar van ons die in iets meer dan twee dagen om zijn ster cirkelt en een temperatuur van meer dan 1.500 graden heeft. Eerder was met dezelfde techniek ook al koolstofmonoxide (CO) in de atmosfeer van deze exoplaneet aangetoond, maar geen complexere molecule.

Het vinden van water is moeilijker dan van CO, omdat de spectraallijnen van water in een golflengtegebied liggen waar veel last wordt ondervonden van de aardatmosfeer. Vooraf stond dus niet vast dat de meting zou lukken. Nu dat wel is gelukt, zal ook worden geprobeerd om andere met het bestaan van leven gelieerde moleculen op te sporen, zoals die van methaan (CH4) en zuurstof (O2).