18 november 2018

Daglengte van exoplaneet voor het eerst gemeten

Artist’s impression van de planeet Bèta Pictoris b

Waarnemingen met ESO’s Very Large Telescope (VLT) hebben, voor het eerst, de rotatiesnelheid van een exoplaneet opgeleverd. Gebleken is dat een dag op Béta Pictoris b slechts acht uur duurt – veel korter dan de dagen op de planeten van ons zonnestelsel. De evenaar van de planeet beweegt met een snelheid van 100.000 kilometer per uur. Met dit nieuwe resultaat wordt het verband tussen massa en rotatie die in het zonnestelsel wordt gezien uitgebreid tot de exoplaneten. Soortgelijke technieken zullen astronomen straks in staat stellen om exoplaneten met behulp van de European Extremely Large Telescope (E-ELT) gedetailleerd in kaart te brengen.Exoplaneet Béta Pictoris b1 draait om de met het blote oog zichtbare ster Béta Pictoris [1], [2], die op 63 lichtjaar van de aarde in het zuidelijke sterrenbeeld Pictor (Schilder) staat. Deze planeet werd bijna zes jaar geleden ontdekt en is als een van de eerste exoplaneten rechtstreeks in beeld gebracht. Hij draait op achtmaal de afstand aarde-zon om zijn moederster (eso1024) – geen enkele andere exoplaneet is op zo’n kleine afstand van zijn moederster gefotografeerd.

Deze grafiek toont de rotatiesnelheden van enkele planeten van ons zonnestelsel en de recent gemeten draaisnelheid van de planeet Béta Pictoris b.

Met behulp van het CRIRES-instrument van de VLT heeft een team van Nederlandse astronomen van de Universiteit Leiden en het Nederlands Instituut voor Ruimteonderzoek SRON nu ontdekt dat de equatoriale rotatiesnelheid van exoplaneet Béta Pictoris b bijna 100.000 kilometer per uur bedraagt. Ter vergelijking: de evenaar van Jupiter heeft een snelheid van bijna 47.000 km/uur, en die van de aarde beweegt met nog geen 1700 km/uur. Béta Pictoris b is meer dan zestien keer zo groot en heeft drieduizend keer zo veel massa als de aarde. Desondanks duurt een dag op deze planeet maar acht uur.’Het is onbekend waarom de ene planeet sneller roteert dan de andere,’ zegt mede-auteur Remco de Kok, ‘maar deze eerste meting van de rotatie van een exoplaneet is in overeenstemming met de trend die we in ons zonnestelsel zien: de zwaardere planeten roteren sneller. Dit moet een universeel gevolg zijn van de manier waarop planeten ontstaan.’ Met een leeftijd van ongeveer 20 miljoen jaar is Béta Pictoris b een heel jonge planeet (vergeleken met de 4,5 miljard jaar van de aarde). Naar verwachting zal de exoplaneet mettertijd afkoelen en krimpen, waardoor hij nog sneller gaat roteren. Anderzijds bestaan er ook andere processen die de draaiing van de planeet kunnen beïnvloeden. Zo neemt de rotatiesnelheid van de aarde mettertijd af door de getijdeninteractie met onze maan.

Op deze kaart van het sterrenbeeld Schilder (Pictor) is de ster Béta Pictoris rood omcirkeld. Zoals zijn naam al aangeeft, is dit de op één na helderste ster van dit sterrenbeeld. Net als de andere sterren op deze kaart is hij bij donkere hemel waarneembaar met het blote oog.

De astronomen hebben gebruik gemaakt van hogedispersie-spectroscopie, een nauwkeurige techniek om het licht in zijn samenstellende kleuren (de verschillende golflengten in het spectrum) te ontleden. Veranderingen in golflengte ten gevolge van het zogeheten dopplereffect (ook wel dopplerverschuiving genoemd) stelde hen in staat om te detecteren dat de verschillende delen van de planeet met verschillende snelheden en in tegengestelde richtingen bewegen ten opzichte van de waarnemer. Door heel nauwkeurig voor de effecten van de veel helderdere moederster te corrigeren, is het hen gelukt om het rotatiesignaal van de planeet af te zonderen. ‘We hebben de golflengten van de straling die de planeet uitzendt tot op een duizendste procent nauwkeurig gemeten, wat de metingen gevoelig maakt voor de dopplereffecten die de snelheid van licht-uitzendende objecten kunnen openbaren,’ zegt hoofdauteur Ignas Snellen. ‘Met behulp van deze techniek hebben we ontdekt dat de verschillende delen van het planeetoppervlak met verschillende snelheden naar ons toe of van ons af bewegen, wat alleen maar kan betekenen dat de planeet om zijn as draait.’

Béta Pictoris, die met zijn leeftijd van 12 miljoen jaar meer dan drieduizend keer zo jong is als de zon, is 75% zwaarder dan onze moederster. Hij staat op een afstand van ongeveer zestig lichtjaar in de richting van het sterrenbeeld Schilder (Pictor) en is een van de bekendste voorbeelden van een ster met een omringende schijf van puin en stof.

Deze techniek is nauw verwant aan de dopplerbeeldtechniek die al tientallen jaren wordt gebruikt om de oppervlakken van sterren in kaart te brengen, en onlangs ook het oppervlak van een bruine dwerg  – Luhman 16B (eso1404). De snelle rotatie van Béta Pictoris b betekent dat het in de toekomst mogelijk zal zijn om een kaart van de planeet te maken, die mogelijke wolkenpatronen en grote stormgebieden laat zien. ‘Met de uitstekende resolutie van de E-ELT en een beeldvormende hogedispersie-spectrograaf kan deze techniek worden toegepast op een veel groter aantal exoplaneten. Met de geplande Mid-infrared E-ELT Imager and Spectrograph (METIS) zullen we in staat zijn om zulke kaarten te maken van planeten die veel kleiner zijn dan Béta Pictoris,’ zegt Bernhard Brandl, mede-auteur van het nieuwe artikel en principal investigator van METIS. Hieronder een video, waarin wordt ingezoomd op Beta Pictoris b.

Bron: ESO.

Noten
  1. Béta Pictoris heeft nog vele andere namen, zoals HD 39060, SAO 234134 en HIP 27321. Béta Pictoris is een van de best bekende voorbeelden van een ster die omgeven is door een stofrijke puinschijf. Deze schijf strekt zich uit tot een afstand van ongeveer duizend keer de afstand zon-aarde. Eerdere waarnemingen van de planeet van Béta Pictoris zijn beschreven in eso0842eso1024 en eso1408. []

Laat wat van je horen

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.