1 juni 2020

Sterrenhoop vertoont onverwacht overschot aan reuzenplaneten

Artist’s impression van een hete Jupiter in de sterrenhoop Messier 67. Credit: ESO/L. Calçada

Een internationaal team van astronomen heeft ontdekt dat de sterrenhoop Messier 67 veel meer planeten van het type ‘hete Jupiter’ bevat dan verwacht. Dit verrassende resultaat is verkregen met een aantal telescopen en instrumenten, waaronder de HARPS-spectrograaf van de ESO-sterrenwacht op La Silla (Chili). Het overschot aan hete Jupiters kan mogelijk worden toegeschreven aan de hogere sterrendichtheid in een sterrenhoop, die veelvuldige interacties tussen planeten en naburige sterren tot gevolg heeft.

Een Chileens/Braziliaans/Europees team, onder leiding van Roberto Saglia van het Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching, Duitsland, en Luca Pasquini van ESO, heeft gedurende enkele jaren nauwkeurige metingen verzameld van 88 sterren in Messier 67[1]. Deze open sterrenhoop is ongeveer net zo oud als de zon, en vermoed wordt dat ons zonnestelsel is voortgekomen uit een omgeving van vergelijkbare dichtheid[2].Het team gebruikte HARPS en andere instrumenten[3] om te zoeken naar de signaturen van reuzenplaneten in banen met korte omlooptijden. De aanwezigheid van een zwaar object in een nauwe omloopbaan – een planetensoort die wordt aangeduid met de term hete Jupiters – brengt een ster op karakteristieke wijze aan het ‘schommelen’. Bij drie van de sterren in de sterrenhoop is die schommeling inderdaad waargenomen. Eerder waren al aanwijzingen gevonden voor de aanwezigheid van enkele andere planeten.

De sterrenhoop Messier 67 in het sterrenbeeld Kreeft (Cancer). Credit:ESO, IAU and Sky & Telescope

Een hete Jupiter is een grote exoplaneet met minstens een derde van de massa van de planeet Jupiter. Zulke planeten zijn ‘heet’ omdat zij op kleine afstand om hun moedersterren draaien. Dat komt tot uiting in een omlooptijd (het equivalent van ons jaar) van minder dan tien dagen – veel korter dan de omlooptijd van de Jupiter in ons eigen zonnestelsel, die een omlooptijd van ongeveer 12 aardse jaren heeft en veel kouder is dan de aarde[4].’We gebruiken een open sterrenhoop als laboratorium om de eigenschappen van exoplaneten en theorieën over de vorming van planeten te onderzoeken,’ verklaart Roberto Saglia. ‘Hier hebben we niet alleen veel sterren met mogelijke planeten bij elkaar, maar heeft de omgeving waarin deze zijn geboren ook een hogere dichtheid.’

Overzichtsfoto van de open sterrenhoop Messier 67. Credit:ESO/Digitized Sky Survey 2. Acknowledgement: Davide De Martin

Uit het onderzoek blijkt dat er rond sterren in Messier 67 meer hete Jupiters voorkomen dan bij sterren die geen deel uitmaken van een sterrenhoop. ‘Dat is echt een opvallend resultaat,’ aldus een verbaasde Anna Brucalassi, die de analyse heeft uitgevoerd. ‘Het nieuwe resultaat betekent dat er rond ongeveer vijf procent van de onderzochte sterren in Messier 67 hete Jupiters aanwezig zijn – veel meer dan bij sterren buiten sterrenhopen, waarbij dit percentage dicht bij één ligt.’Astronomen achten het zeer onwaarschijnlijk dat deze exotische reuzenplaneten zijn ontstaan op de plekken waar we hen nu aantreffen. De omstandigheden zo dicht bij de moederster zijn aanvankelijk helemaal niet zo geschikt voor de vorming van Jupiter-achtige planeten. Daarom wordt vermoed dat zij verder naar buiten zijn ontstaan, net als Jupiter waarschijnlijk, en vervolgens dichter naar hun moederster zijn opgeschoven. Daarbij zijn de eens zo verre, koude reuzenplaneten veel heter geworden. De vraag is echter wat deze binnenwaartse migratie heeft veroorzaakt.Op deze vraag zijn allerlei antwoorden mogelijk, maar de auteurs komen tot de conclusie dat de migratie van de reuzenplaneten waarschijnlijk het gevolg is van ontmoetingen met naburige sterren of zelfs met de planeten van deze sterren. Anders gezegd: de ontwikkeling van een planetenstelsel kan aanzienlijk worden beïnvloed door de directe omgeving.

In een sterrenhoop als Messier 67, waar de sterren veel dichter bij elkaar staan dan elders, zullen zulke ontmoetingen veel vaker zijn voorgekomen, wat het grotere aantal hete Jupiters dat daar wordt aangetroffen kan verklaren.Mede-auteur en -onderzoeksleider Luca Pasquini van ESO blikt terug op de opmerkelijke recente geschiedenis van het planetenonderzoek in sterrenhopen: ‘Tot een paar jaar geleden was nog niet één hete Jupiter in een open sterrenhoop ontdekt. Maar in drie jaar tijd is het heersende beeld dat zulke planeten daar helemaal niet voorkomen compleet gekanteld – het tekort is veranderd in een overschot!’ Bron: ESO

  1. Enkele sterren van de oorspronkelijk steekproef van 88 bleken dubbelsterren te zijn, of sterren die om andere reden kt waren voor dit onderzoek. Het nieuwe artikel is gericht op een selectie van 66 sterren. []
  2. Waar de sterrenhoop Messier 67 nog steeds standhoudt, is de sterrenhoop waartoe de zon in haar jonge jaren heeft behoord waarschijnlijk al lang geleden uiteengedreven. []
  3. Ook zijn spectra gebruikt van de High Resolution Spectrograph van de Hobby-Eberly Telescope in Texas, VS, en van de SOPHIE-spectrograaf van het Observatoire de Haute Provence in Frankrijk. []
  4. De eerste exoplaneet die bij een zon-achtige ster is ontdekt, 51 Pegasi b, was eveneens een hete Jupiter. Dat kwam toen als een verrassing, omdat veel astronomen ervan waren uitgegaan dat andere planetenstelsels op het zonnestelsel zouden lijken: d.w.z. met de zwaarste planeten op grotere afstand van de moederster. []

Speak Your Mind

*

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