De James Webb Space Telescope (JWST) heeft het sinds zijn ingebruikname in 2022 mogelijk gemaakt om bekende exoplaneten beter te karakteriseren. Dankzij onderzoek onder leiding van een CNRS-onderzoeker1 van het Observatoire de Paris-PSL dat verbonden is aan de Université Grenoble Alpes, heeft de telescoop onlangs het directe beeld van een voorheen onbekende exoplaneet vastgelegd.
Deze ontdekking, die op 25 juni 2025 in het tijdschrift Nature wordt gepubliceerd, is een primeur voor de telescoop en werd gedaan met behulp van een door Frankrijk geproduceerde coronagraaf die op het MIRI-instrument van de JWST is geïnstalleerd. Exoplaneten zijn belangrijke doelen in de sterrenkunde, omdat ze helpen beter te begrijpen hoe planetenstelsels ontstaan, waaronder het onze. Hoewel er al duizenden indirect zijn gedetecteerd, is het verkrijgen van beelden van exoplaneten een echte uitdaging2. Ze zijn minder helder en bevinden zich vanaf de aarde gezien heel dicht bij hun ster; hun signaal, dat wordt overstemd door dat van de ster, valt niet genoeg op om zichtbaar te zijn. Om dit probleem op te lossen, ontwikkelde het CNRS in samenwerking met het CEA een telescopisch hulpstuk voor het MIRI-instrument van de JWST, een coronagraaf. Hiermee kan het effect worden nagebootst dat tijdens een eclips wordt waargenomen: door de ster te maskeren wordt het eenvoudiger om de objecten eromheen waar te nemen, zonder dat deze door het licht van de ster worden verborgen. Dankzij deze techniek heeft het team onder leiding van een CNRS-onderzoeker een nieuwe exoplaneet ontdekt, de eerste door de JWST. Deze bevindt zich in een schijf van rotsachtig puin en stof.
Ringen in puinschijven
Wetenschappers hebben zich gericht op de meest veelbelovende waarnemingsdoelen: stelsels van een paar miljoen jaar oud die “pole-on” kunnen worden waargenomen, waardoor de schijven “van bovenaf” kunnen worden gezien. De recent gevormde planeten in deze schijven zijn nog heet, waardoor ze helderder zijn dan hun oudere tegenhangers. Planeten met een lage massa zijn in principe gemakkelijker te detecteren in het midden-infrarode thermische bereik, waarvoor de JWST een uniek waarnemingsvenster heeft gecreëerd. Van de schijven die vanaf de voorkant te zien waren, trokken er twee speciale aandacht van de onderzoekers, omdat eerdere waarnemingen concentrische ringachtige structuren binnenin onthulden.
De wetenschappers hadden tot nu toe het vermoeden dat deze structuren het gevolg waren van gravitationele interactie tussen ongeïdentificeerde planeten en planetesimalen. Een van de twee systemen, TWA 7 genaamd, heeft drie duidelijke ringen, waarvan er een bijzonder smal is, en omgeven door twee lege gebieden met bijna geen materie. Het JWST-beeld onthulde een bron in het hart van deze smalle ring. Nadat ze de mogelijkheid van een mogelijke waarnemingsbias4 hadden uitgesloten, concludeerden de wetenschappers dat het hoogstwaarschijnlijk om een exoplaneet ging. Gedetailleerde simulaties hebben inderdaad de vorming van een dunne ring en een “gat” op de exacte positie van de planeet bevestigd, wat perfect overeenkomt met de waarnemingen die met de JWST zijn gedaan.
Wat zijn de vooruitzichten voor de toekomstige ontdekking van exoplaneten?
Deze nieuwe exoplaneet, TWA 7 b genaamd, is tien keer lichter dan de planeten die eerder op foto's zijn vastgelegd! Zijn massa is vergelijkbaar met die van Saturnus, wat ongeveer 30% is van die van Jupiter, de zwaarste planeet van het zonnestelsel. Dit resultaat markeert een nieuwe stap in het onderzoek en de directe beeldvorming van steeds lichtere exoplaneten. De JWST heeft het potentieel om in de toekomst nog verder te gaan. Zo hopen de wetenschappers beelden te kunnen maken van planeten met slechts 10% van Jupiters massa. Deze ontdekking effent de weg naar directe beelden van aardse exoplaneten. Zij zullen de belangrijkste doelwitten zijn voor de toekomstige generaties telescopen in de ruimte en op de grond, waarvan sommige geavanceerdere coronameters zullen gebruiken. De meest veelbelovende systemen worden al geïdentificeerd voor deze toekomstige waarnemingen.
Foto: A.-M. Lagrange et al./ ESO/ JWST
Bron: Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
