James Webb-telescoop 'ziet' voor het eerst rechtstreeks een onbekende exoplaneet

Een zwarte bol, omgeven door een flinterdunne gele ring, omgeven door een oranje ring, omgeven door een rode ring. En in die rode ring, een object, aangegeven door de cirkels in de foto bovenaan (hoe dit beeld, bovenaan te zien, werd gemaakt, lees je verderop in dit artikel, red). Dat object is exoplaneet TWA 7b, rechtstreeks op beeld vastgelegd door de James Webb-telescoop. En dat zou - indien bevestigd - de allereerste keer zijn dat de telescoop op die manier een exoplaneet ontdekt.

Exoplaneten zijn planeten buiten ons zonnestelsel, ze draaien om een andere ster dan onze zon. Onderzoek naar exoplaneten is een van de voornaamste opdrachten van James Webb. Sinds de telescoop in 2022 in gebruik genomen werd, heeft hij dat onderzoek een enorme impuls gegeven. En dat lijkt hij nu dus opnieuw te doen.

James Webb kan verder in het heelal kijken dan eender welke telescoop ooit tevoren. Nuttig voor het onderzoek naar exoplaneten. Tot nu toe werd die diepe blik van James Webb vooral gebruikt om al bestaande exoplaneten verder te verkennen, bijvoorbeeld om de samenstelling van de atmosfeer te onderzoeken.

Exoplaneten opsporen is verre van evident. Ze zijn niet helder en staan zeer ver weg van de aarde. Vanaf hier gezien staat ze heel erg dicht bij hun ster, waardoor we door die ster verblind worden als we ernaar kijken, zelfs met de meest krachtige telescopen.

Tot nu toe zijn bijna 6.000 exoplaneten bekend. Ze zijn zo goed als allemaal onrechtstreeks in beeld gebracht via de schaduw die ontstaat wanneer een planeet tussen ster en telescoop staat, en daardoor het licht van de ster blokkeert. 

Maar door de snelle technologische ontwikkelingen lukt het astronomen af en toe ook om een rechtstreeks beeld van een exoplaneet te maken. En dat is waar James Webb nu in geslaagd lijkt te zijn. Meer nog, hij heeft voor het eerst een rechtstreeks beeld kunnen maken van een tot nog toe onbekende exoplaneet.

Anne-Marie Lagrange, astrofysicus aan het Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) in Frankrijk en hoofdauteur van het onderzoek, ontwikkelde samen met collega's een telescopisch instrument dat het effect van een eclips kan nabootsen. Zo wordt de ster 'verduisterd' en kunnen objecten in de buurt die anders overstemd worden door het licht, gemakkelijker geobserveerd worden.

Lagrange en haar collega's gebruikten het instrument om de ster TWA7 te observeren. Een interessante ster, want vanop de aarde kan je die recht 'op de pool' bekijken, wat betekent dat je de volledige planetaire schijf rondom de ster kan zien.

De beelden onthulden 3 concentrische ringen van stof en puin rondom TWA7. Die waren al eerder opgemerkt. Vermoed werd dat daar kleine, onregelmatige hemellichamen rondzweefden die de ringen 'op hun plaats' hielden. Maar de wetenschappers slaagden erin om een planeet waar te nemen rondom TWA7, als een heldere verschijning.

De exoplaneet kreeg de naam TWA 7b. Volgens Lagrange en haar team is het een gasreus, zoals Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus in ons zonnestelsel. TWA 7b heeft een geschatte massa van ongeveer 100 keer de massa van de aarde, of ongeveer 0,3 keer de massa van Jupiter.

TWA 7b heeft daarmee de laagste massa van alle exoplaneten die al rechtstreeks in beeld konden worden gebracht. De exoplaneet is ongeveer 10 keer lichter dan alle andere exoplaneten die al rechtstreeks in beeld konden worden gebracht.

Nog enkele andere weetjes: TWA7, de ster waarrond TWA 7 beweegt, ligt op ongeveer 111 lichtjaar van de aarde. De ster is amper een paar miljoen jaar oud, en dus nog zeer jong. Een baby in vergelijking met 'onze' ster, de zon. Die is 4,6 miljard jaar oud en zit ongeveer halfweg in haar leven.

TWA 7b bevindt zich ongeveer 50 keer zo ver van zijn ster TWA 7 als de aarde van de zon. De exoplaneet heeft vermoedelijk enkele honderden jaren nodig om 1 keer rond zijn ster te draaien.

Verder onderzoek moet de waarnemingen van James Webb nu bevestigen. Lagrange en haar team noemen het onderzoek alvast veelbelovend. "We kijken hier naar een systeem dat ongeveer 6 miljoen jaar oud is, de kindertijd van een planetenstelsel", zegt hoofdonderzoeker Lagrange.

Het vastleggen van directe beelden van verre planeten is moeilijk omdat ze erg zwak zijn door een gebrek aan warmte, zei Lagrange. "Erger nog", voegde ze eraan toe, "we worden verblind door het licht van de ster waar ze omheen draaien. Maar Webb heeft een manier om dit probleem te omzeilen."

James Webb heeft de mogelijkheid om exoplaneten via directe beelden op te sporen, met een factor 10 vergroot, aldus Lagrange. In de toekomst verwachten astronomen dat de telescoop planeten kan detecteren die nog kleiner zijn dan TWA 7b.

Maar het direct vastleggen van verre planeten die vergelijkbaar zijn met de aarde vereist nog meer telescopisch vermogen. En dan kijken we naar de Extremely Large Telescope (ELT) die naar verwachting in 2028 in Chili in gebruik wordt genomen.