Het instrument dat de ruimtevaartorganisatie daarvoor bouwt, wordt op de Europese ARIEL-missie gemonteerd.

De ARIEL-missie (ARIEL staat voor Atmospheric Remote-sensing Infrared Exoplanet Large-survey) wordt in 2028 gelanceerd en zal fulltime onderzoek gaan doen naar de atmosfeer van exoplaneten. Naar verwachting zal de sonde daarbij honderden exoplaneten onder de loep nemen.

CASE
ARIEL is voorzien van instrumenten die onderzoek doen op optische – oftewel: voor ons zichtbare – en infrarode golflengtes. Maar NASA heeft nu bekend gemaakt de Europese missie uit te breiden met een extra instrument. Dat instrument heeft de toepasselijke naam Contribution to ARIEL Spectroscopy of Exoplanets gekregen en wordt ook wel aangeduid als CASE. Het instrument is onder meer gevoelig voor licht op nabij-infrarode golflengtes. Met behulp van CASE wordt straks specifiek onderzoek gedaan naar wolken en nevels in de atmosfeer van planeten buiten ons zonnestelsel. Zo moet CASE meer inzicht geven in hoe vaak wolken en nevels in exoplanetaire atmosferen voorkomen en hoe ze van invloed zijn op de samenstelling en andere eigenschappen van de atmosfeer. Daarnaast kan CASE ook ingezet worden om het albedo van het planeetoppervlak – dus de mate waarin het licht reflecteert – vast te stellen.


Het onderzoek
“Ik ben heel blij dat NASA binnen deze historische missie samenwerkt met ESA en zo ons begrip van de samenstelling van de atmosfeer van exoplaneten en de wijze waarop deze planeten ontstaan en evolueren, vergroot,” aldus Thomas Zurbuchen, verbonden aan NASA. “Hoe meer informatie we over exoplaneten hebben, hoe beter we ook ons zonnestelsel begrijpen en ook in de zoektocht naar aardachtige planeten vorderingen kunnen maken.”

Stelselmatig
Het is niet voor het eerst dat onderzoekers de atmosfeer van planeten buiten ons zonnestelsel onder de loep nemen. Maar het is wel voor het eerst dat dat stelselmatig gebeurt. Tot op heden is – met behulp van telescopen die ook voor tal van andere doeleinden dienen te worden ingezet – slechts van een handvol planeten de samenstelling van de atmosfeer bepaald. ARIEL gaat zich daar echter fulltime voor inzetten en zal uiteindelijk de samenstelling van de atmosfeer van honderden planeten gaan bestuderen.

Transit-methode
De sonde doet dat door langdurig naar planeten te staren, terwijl deze voor hun moederster langs bewegen. Terwijl de planeten dat doen, ‘sijpelt’ het licht van die moederster door hun atmosfeer. ARIEL gaat in feite na hoe dat licht doordat het zich een weg baant door de atmosfeer van de planeten verandert. Die veranderingen zijn vervolgens te herleiden naar de aanwezigheid van bepaalde elementen in die atmosfeer. Zo kan ARIEL bijvoorbeeld waterdamp, CO2 en methaan opsporen, aldus ESA.


Warme planeten
ARIEL gaat zich specifiek richten op extreem warme planeten buiten ons zonnestelsel. Dat wil zeggen: planeten met een temperatuur boven de 320 graden Celsius. De hoge temperaturen op deze planeten zijn het resultaat van het feit dat ze vrij dicht bij hun ster staan. En dat betekent dat hun omlooptijd korter is en we ze dus ook veel vaker voor die ster langs zien bewegen en er dus meer mogelijkheid is om sterlicht door hun atmosfeer te zien sijpelen. Door zo meerdere planeetovergangen te observeren, hopen onderzoekers met ARIEL ook de elementen die een wat zwakker stempel drukken op het licht van de moederster te kunnen detecteren.

ARIEL wordt enkele jaren na de James Webb-telescoop gelanceerd. Laatstgenoemde telescoop is eveneens uitermate goed in staat om de atmosfeer van exoplaneten uit te pluizen, maar zal ook voor andere doeleinden worden ingezet en dus maar een beperkte tijd aan atmosferisch onderzoek kunnen wijden. NASA ziet ARIEL dan ook als een mooie aanvulling op James Webb. Bovendien kan ARIEL profiteren van de kennis die tijdens de eerste jaren van de missie van James Webb is opgedaan, bijvoorbeeld als het gaat om het selecteren van geschikte planeten voor atmosferisch onderzoek. “Dit is een opwindende tijd voor onderzoek naar exoplaneten, aangezien de volgende generatie ruimtetelescopen en instrumenten eraan gaat komen,” stelt Paul Hertz, verbonden aan NASA. “CASE is onderdeel van een uitzonderlijke set technologieën die ons gaat helpen om onze plaats in het universum beter te begrijpen.”