Skip to content

To bring about breakthroughs in international space research

  • Home
  • Onderzoeksvragen
  • Pijlers
  • Missies
  • Over ons
  • Contact
Home
    Logo van SRON Space Research Organisation Netherlands

    SRON | Space Research Organisation Netherlands

    SRON space research institute

    Logo van SRON Space Research Organisation Netherlands
    • Onderzoeksvragen
    • Pijlers
      • Wetenschap
      • Technologie
      • Instrumentatie
      • Onze mensen
      • Impact
    • Missies
    • Over ons
    • Actueel
    • Contact
    • SRON Academy
    • Werken bij
    • Bezoek aan SRON
    Home
      • Onderzoeksvragen
        • Hoe ontrafelen we de fysica achter zwarte gaten?
        • Hoe kunnen we de zwakste exoplaneten waarnemen?
        • Waar worden broeikasgassen uitgestoten?
        • Hoe speciaal is de aarde in de context van het heelal?
        • Hoe ontstaan en groeien zwarte gaten?
        • Hoe beïnvloeden aerosolen het klimaat?
        • Hoe ontstaan sterren en planeten?
        • Hoe beïnvloedt klimaatverandering het leven op aarde?
      • Pijlers
        • Wetenschap
          • Aardobservatie
            • Methaan
            • Aerosolen en Wolken
            • CO2
            • Koolmonoxide
          • Astrofysica
            • Lage energie
            • Hoge energie
            • Exoplaneten
        • Technologie
        • Instrumentatie
          • Nanotechnologie
          • Cryogenica
          • Optica
          • Electronica
          • PA/QA kwaliteit
          • Mechanica / Realisatie
        • Onze mensen
        • Impact
      • Missies
        • Actief
          • ALMA
          • GUSTO
          • PACE
          • Sentinel-5p
          • SPEX airborne
          • XRISM
        • In ontwikkeling
          • ARIEL
          • LISA
          • Sentinel-5
        • Legacy
          • BeppoSAX
          • STO2
      • Over ons
        • Faciliteiten
        • Geschiedenis
      • Actueel
      • Contact
      • SRON Academy
      • Werken bij
      • Bezoek aan SRON
      donkerblauwe versie van het logo van SRON space research organisation netherlands
      • Privacy policy
      01/03/2022

      Investigating the detectability of hydrocarbons in exoplanet atmospheres with JWST


      Aims: We investigate at what abundances various hydrocarbon molecules (e.g. acetylene (C2H2), ethylene (C2H4), and methane (CH4)) become detectable when observing the atmospheres of various planets using the James Webb Space Telescope (JWST).
      Methods: We focused on atmospheric models based on the parameters of a small sample of planets: HD 189733b, HD 209458b (hot Jupiters orbiting bright stars); HD 97658b (a sub-Neptune/super-Earth orbiting a bright star); and Kepler-30c (a warm Jupiter orbiting a faint star). We computed model transmission spectra, assuming equilibrium chemistry and clear atmospheres for all planets apart from HD 189733b, where we also computed spectra with a moderate cloud layer included. We used the Bayesian retrieval package ARCiS for the model atmospheres, and simulated observed spectra from different instruments that will be on board JWST using the PandExo package. We subsequently ran retrievals on these spectra to determine whether the parameters input into the forward models, with a focus on molecular abundances, can be accurately retrieved from these simulated spectra.
      Results: We find that generally we can detect and retrieve abundances of the hydrocarbon species as long as they have a volume mixing ratio above approximately 1 × 10−7-1 × 10−6, at least for the brighter targets. There are variations based on planet type and instrument(s) used, and these limits will likely change depending on the abundance of other strong absorbers. We also find scenarios where the presence of one hydrocarbon is confused with another, particularly when a small wavelength region is covered; this is often improved when two instruments are combined.
      Conclusions: The molecules C2H2, CH4, and C2H4 will all be detectable with JWST, provided they are present in high enough abundances, and that the optimal instruments are chosen for the exoplanet system being observed. Our results indicate that generally a combination of two instruments, either NIRSpec G395M and MIRI LRS, or NIRCam F322W2 and MIRI LRS, are best for observing these hydrocarbons in bright exoplanet systems with planets of various sizes, with NIRSpec G395M and MIRI LRS the best option for the HD 189733b-like atmosphere with clouds included. The use of NIRSpec Prism is tentatively found to be best for fainter targets, potentially in combination with the MIRI LRS slit mode, although the target we test is too faint to draw any strong conclusions. Instrument sensitivity, noise, and wavelength range are all thought to play a role in being able to distinguish spectral features.

      The supplementary information document associated with this work is available from https://doi.org/10.5281/zenodo.5918500

      een modern kantoorgebouw van 4 verdiepingen met verlichting op de begane grond en een kleine sonderafschietraket voor het gebouw

      Leiden

      Niels Bohrweg 4
      2333 CA Leiden
      The Netherlands
      +31 (0)88 777 56 00

      een nieuw en modern gebouw van vier verdiepingen in lichtgrijze kleur met mensen die ervoor lopen

      Groningen

      Landleven 12
      9747 AD Groningen
      The Netherlands
      +31 (0)50 363 40 74

      • Onderzoeksvragen
      • Pijlers
        • Wetenschap
        • Technologie
        • Instrumentatie
        • Onze mensen
        • Impact
      • Missies
      • Over ons
      • Actueel
      • Contact
      • Nieuwsbrief

      Niels Bohrweg 4
      2333 CA Leiden
      The Netherlands
      +31 (0)88 777 56 00

      Landleven 12
      9747 AD Groningen
      The Netherlands
      +31 (0)50 363 40 74

      NWO-I

      SRON is onderdeel van de institutenorganisatie van NWO-I

      • Privacy policy
      Logo van SRON Space Research Organisation Netherlands

      Volg ons op social media

      SRON on bluesky SRON on Instagram SRON on LinkedIn

      What happens up there, starts down here.

      Beheer toestemming
      Om de beste ervaringen te bieden, gebruiken wij technologieën zoals cookies om informatie over je apparaat op te slaan en/of te raadplegen. Door in te stemmen met deze technologieën kunnen wij gegevens zoals surfgedrag of unieke ID's op deze site verwerken. Als je geen toestemming geeft of uw toestemming intrekt, kan dit een nadelige invloed hebben op bepaalde functies en mogelijkheden.
      Functioneel Altijd actief
      De technische opslag of toegang is strikt noodzakelijk voor het legitieme doel het gebruik mogelijk te maken van een specifieke dienst waarom de abonnee of gebruiker uitdrukkelijk heeft gevraagd, of met als enig doel de uitvoering van de transmissie van een communicatie over een elektronisch communicatienetwerk.
      Voorkeuren
      De technische opslag of toegang is noodzakelijk voor het legitieme doel voorkeuren op te slaan die niet door de abonnee of gebruiker zijn aangevraagd.
      Statistieken
      De technische opslag of toegang die uitsluitend voor statistische doeleinden wordt gebruikt. De technische opslag of toegang die uitsluitend wordt gebruikt voor anonieme statistische doeleinden. Zonder dagvaarding, vrijwillige naleving door je Internet Service Provider, of aanvullende gegevens van een derde partij, kan informatie die alleen voor dit doel wordt opgeslagen of opgehaald gewoonlijk niet worden gebruikt om je te identificeren.
      Marketing
      De technische opslag of toegang is nodig om gebruikersprofielen op te stellen voor het verzenden van reclame, of om de gebruiker op een site of over verschillende sites te volgen voor soortgelijke marketingdoeleinden.
      • Beheer opties
      • Beheer diensten
      • Beheer {vendor_count} leveranciers
      • Lees meer over deze doeleinden
      Bekijk voorkeuren
      • {title}
      • {title}
      • {title}