12 augustus 2020

Astronomen verkijgen met TESS meer inzicht in ultra-hete exoplaneet Kelt-9b

“De exoplaneet Kelt-9b bezit een hoge freakfactor,” zo stelt NASA astronoom John Ahlers van het Goddard Space Flight Center en tevens projectleider van recent onderzoek aan Kelt-9b. Kelt-9b is een gasreus en een van de heetste exoplaneten die tot nu toe bekend zijn, de temperatuur bereikt aan de dagzijde ruim 4000 graden Celsius. Ahlers’ team heeft m.b.v. metingen van NASA’s TESS telescoop (Transiting Exoplanet Survey Satellite) meer inzicht in de bizarre omgeving van Kelt-9b, ook wel een ‘ultra-hot Jupiter’ genoemd, gekregen. Ahlers vervolgt. “Het is een gigantische exoplaneet in een zeer nabije, bijna polaire baan rond een snel roterende ster, en deze kenmerken bemoeilijken het vermogen om de ster en zijn effecten op de planeet te begrijpen.” Het onderzoek werd recent gepubliceerd in The Astronomical Journal.* Kelt-9b werd ontdekt in 2016 m.b.v. de Kilodegree Extremely Little Telescope (dubbeltelescoop in Arizona en Zuid-Afrika), en staat op zo’n 670 lichtjaar afstand van de aarde, in het sterrenbeeld Zwaan (Cygnus). De planeet werd ontdekt via de ‘transit’-methode Een ‘transit’ of ‘doorgang’ van de planeet dimt het licht van de moederster regelmatig met een kleine maar detecteerbare hoeveelheid.

Kelt-9b artistieke impressie Credits; wikimedia commons

Tussen 18 juli en 11 september 2019, bij het verkennen van de noordelijke sterrenhemel, observeerde TESS 27 transits van KELT-9b, waarbij elke twee minuten metingen werden verricht. Dankzij deze waarnemingen kon het team de ongebruikelijke ster van het systeem en de impact ervan op de planeet modelleren. KELT-9b is ongeveer 1,8 keer groter dan Jupiter, en heeft 2,9 keer zijn massa. De planeet is ‘tidally locked’, getijdekrachten hebben zijn rotatie vergrendeld, de planeet staat altijd met dezelfde kant naar zijn ster gericht. De planeet draait in slechts 36 uur rond zijn ster, in een polaire baan. KELT-9b ontvangt 44.000 keer meer energie van zijn ster dan de aarde van de zon. Dit veroorzaakt bij de planeet’s dagzijde een temperatuur die rond de 4300 graden Celsius schommelt. Dit is heter dan het oppervlak van sommige sterren. Deze intense hitte zorgt er ook voor dat de atmosfeer van de planeet de ruimte in stroomt. Ook de moederster is een vreemde eend in de sterrenbijt. De ster is tweemaal zo groot als de zon en is gemiddeld ongeveer 56 procent heter. Hij draait echter 38 keer sneller dan de zon en voltooit een volledige rotatie in slechts 16 uur. Zijn snelle draaiing vervormt de ster, maakt hem plat bij de polen en breder in het midden. Dit zorgt ervoor dat de polen van de ster opwarmen en oplichten, terwijl het equatoriale gebied afkoelt en dimt – een fenomeen dat ‘zwaartekrachtsverduistering’ wordt genoemd. Het resultaat is een temperatuurverschil over het oppervlak van de ster van bijna 800 graden Celsius. Met elke baan ervaart KELT-9b tweemaal het volledige bereik van stellaire temperaturen, wat een merkwaardige seizoenssequentie oplevert. De planeet ervaart ‘zomer’ wanneer het over de hete polen gaat en ‘winter’ wanneer het over het koelere midden van de ster gaat. Dus KELT-9b ervaart elk jaar twee zomers en twee winters, met een seizoensduur van ongeveer negen uur.

“Het is echt intrigerend om na te denken over hoe de temperatuurgradiënt van de ster de planeet beïnvloedt”, zegt co-auteur Nicole Colón. “De variatie aan energieniveaus die de ster ontvangt, produceren waarschijnlijk een extreem dynamische atmosfeer.” De polaire baan van KELT-9b rond de afgeplatte ster produceert duidelijk scheve doorgangen. De planeet begint zijn transitie nabij de heldere polen van de ster en blokkeert dan minder en minder licht terwijl het over de lichtzwakkere evenaar van de ster reist. Deze asymmetrie geeft aanwijzingen voor de temperatuur- en helderheidsveranderingen over het oppervlak van de ster, en ze stelden het team in staat om de ronde vorm van de ster, de oriëntatie in de ruimte, het bereik van de oppervlaktetemperaturen en andere factoren die de planeet beïnvloeden te reconstrueren. “Van de planetaire systemen die we hebben bestudeerd via verduistering door zwaartekracht, zijn de effecten op KELT-9b verreweg het meest spectaculair”, aldus Jason Barnes, natuurkunde professor en co-auteur. Barnes stelt dat dit onderzoek een stap in de richting is naar het verenigen van zwaartekrachtsverduistering met andere technieken die planetaire uitlijningen meten, waarvan men verwacht dat ze nog meer inzicht zullen geven in de vorming en evolutionaire geschiedenis van exoplaneten rond zware sterren. Bron: NASA

*https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/ab8fa3

Comments

  1. Ton van den Goorbergh zegt

    Dit roept veel vragen op.
    B.v. is dit een ingevangen planeet van wegen zijn polaire baan? Is het wel of was het wel een planeet?

    Ultieme zwaartekrachtsverduistering een zwart gat 😉 .

    • Angele van Oosterom zegt

      Voor ‘invang’ van een object i.c. maan/planeet moeten er twee dingen gebeuren; a. het kleinere object moet redelijk dicht bij het grotere object (de planeet of ster) passeren. De tweede is kritischer – het kleine object moet ook voldoende energie verliezen tijdens het passeren in de buurt van het grotere object zodat het in een baan kan vallen, maar niet te veel energie verliezen zodat het in de planeet/ster valt of anderszins wordt vernietigd. In dit proces met een planeet en een ster, wordt stap één van dit proces zeer onwaarschijnlijk. De afstanden tussen sterren zijn enorm – dus als een planeet wordt ingevangen door een ster die niet de ster was waaromheen hij zich heeft gevormd, moet de planeet precies uit zijn systeem van oorsprong gegooid worden (al een lastige zaak om te doen) precies in de goede richting, zodat het uiteindelijk langs een ster komt. En bovendien, als deze planeet eenmaal op wonderbaarlijke wijze in de juiste richting een andere ster geworpen wordt, moet de planeet nog steeds genoeg energie verliezen, anders zal hij vlak langs de ster razen en verdergaan. Het is dus niet heel waarschijnlijk dat er spake is van invanging.

      Voor wat betreft de hete Jupiter planeten vond ik het volgende;

      onderstaand artikel geeft enkele verklaringen voor de bijzondere banen, en op het eind staat dat de bijzondere banen mogelijk veroorzaakt werden door een, inmiddels verdwenen, ‘companion star’.
      https://theconversation.com/stars-with-planets-on-strange-orbits-whats-going-on-56511

      meer over bijzondere banen;
      https://www.sciencealert.com/bizarre-exoplanet-worlds-orbiting-multiple-stars-may-have-strangely-misaligned-orbits

      Meer specifiek, in dit geval is het een polaire baan heb ik nog even nagevraagd bij NASA en hoop dat ze snel antwoorden.

      • Angele van Oosterom zegt

        Nog ter aanvulling. NASA’s antwoord komt erop neer, en ik vat het samen; ‘KELT-9 b bevindt zich in een bijna perfect polaire baan. Onderzoek heeft aangetoond dat dit scenario verrassend vaak voorkomt, vooral rond zware sterren. Hoewel KELT-9 b extreem lijkt, is het eigenlijk heel gewoon dat planeten rond A / F-type sterren niet goed uitgelijnde banen hebben en dat hun moedersterren snelle rotatoren zijn.’

  2. Etienne Durinck zegt

    Kan een reuzenster zo zwaar worden door wat er in de kern van de ster gebeurd; dat de zwaartekracht er zo groot wordt dat ze in elkaar klapt tot … ? Misschien een zwart gat of … tot iets dat nog net geen zwart gat is ? Kan er bijvoorbeeld iets dergelijks met die ‘Betelgeuze’ momenteel aan de hand zijn ?

    • Olaf van Kooten Olaf van Kooten zegt

      Wat jij beschrijft is een supernova. Het resultaat hiervan kan een zwart gat zijn, of inderdaad iets wat “nog net geen zwart gat” is en dat is een neutronenster, die meestal ook pulsars zijn. Dit is momenteel niet met Betelgeuze aan de hand, want die zou dan moeten ontploffen en de laatste keer dat ik naar Orion keek was de “schouder van de Jager” nog gewoon aanwezig. Bovendien zouden we dan gebombardeerd moeten worden met neutrino’s en zoiets hebben de speciaal hiervoor ontworpen detectoren niet waargenomen. Waarschijnlijker zijn enorme ‘zonnevlekken’ aan het oppervlak van Betelgeuze de oorzaak van de helderheids-vermindering.

Speak Your Mind

*

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

%d bloggers liken dit: