Allereerste opname van een meervoudig planetenstelsel bij een zonachtige ster. Credit: ESO/Bohn et al..
De Very Large Telescope (VLT) van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) heeft de allereerste opname gemaakt van een jonge, zonachtige ster die in het gezelschap is van twee reuzenplaneten. Opnamen van stelsels met meerdere exoplaneten zijn heel zeldzaam en tot nu toe hadden astronomen bij een ster die vergelijkbaar is met de zon nooit meer dan één planeet rechtstreeks waargenomen. De nieuwe waarnemingen kunnen astronomen helpen begrijpen hoe de planeten rond onze eigen zon zijn gevormd en geëvolueerd.
Nog maar enkele weken geleden heeft ESO een verbluffende VLT-opname gepresenteerd waarop de geboorte van een planetenstelsel te zien is. En nu heeft dezelfde telescoop, met behulp van hetzelfde instrument, de eerste directe opname gemaakt van een planetenstelsel rond een ster zoals onze zon. De ster, TYC 8998-760-1 geheten, is ongeveer 300 lichtjaar van ons verwijderd.
Deze opname, vastgelegd met het SPHERE-instrument van ESO’s Very Large Telescope, toont de ster TYC 8998-760-1 en de twee reuzenplaneten die haar begeleiden, TYC 8998-760-1b en TYC 8998-760-1c. Het is voor het eerst dat astronomen meer dan één planeet rechtstreeks hebben waargenomen bij een ster die vergelijkbaar is met onze zon. De beide planeten zijn te zien als de twee heldere stippen in het midden (TYC 8998-760-1b) en rechtsonder (TYC 8998-760-1c), die met pijlen zijn aangegeven. Op de foto zijn ook enkele andere heldere stippen te zien: dat zijn achtergrondsterren. Door opnamen op verschillende momenten te maken, heeft het team de planeten van de achtergrondsterren kunnen onderscheiden. De opname is gemaakt door het licht van de jonge, zonachtige ster af te schermen met behulp van een coronagraaf, waardoor de zwakkere planeten makkelijker te detecteren zijn. De heldere en donkere ringen in het sterbeeld zijn optische artefacten. Credit: ESO/Bohn et al.
‘Deze ontdekking is een momentopname van een omgeving die veel overeenkomsten vertoont met ons zonnestelsel, maar dan in een veel vroeger ontwikkelingsstadium’, zegt Alexander Bohn, promovendus aan de Universiteit Leiden, die leiding gaf aan het nieuwe onderzoek waarvan de resultaten vandaag in The Astrophysical Journal Letters zijn gepubliceerd.
‘Hoewel astronomen indirect al duizenden planeten in ons Melkwegstelsel hebben gedetecteerd, is slechts een kleine fractie van deze exoplaneten rechtstreeks in beeld gebracht’, zegt coauteur Matthew Kenworthy, hoofddocent aan de Universiteit Leiden, om daaraan toe te voegen: ‘directe waarnemingen zijn van belang bij de zoektocht naar omgevingen waar leven mogelijk is.’ Rechtstreekse opnamen van twee of meer exoplaneten bij dezelfde ster zijn zelfs nog zeldzamer: tot nu toe was dat slechts tweemaal gelukt, in beide gevallen bij sterren die duidelijk verschillen van onze zon. De nieuwe opname van ESO’s VLT is de eerste directe opname van een zonachtige ster met meer dan één planeet. De VLT was ook de de eerste die, in 2004, een exoplaneet rechtstreeks in beeld bracht als een stipje licht nabij een bruine dwerg, een ‘mislukte’ ster.
Positie van TYC 8998-760-1 in het sterrenbeeld Musca (Vlieg). Credit: ESO.
‘Het is ons team nu voor het eerst gelukt om twee begeleidende gasreuzen in beeld te brengen die om een jonge dubbelganger van onze zon draaien’, zegt Maddalena Reggiani, postdoc aan de KU Leuven, die ook aan het onderzoek deelnam. De twee planeten zijn op de nieuwe opname te zien als twee heldere lichtpunten op ruime afstand van hun moederster, die zich linksboven bevindt (klik op de foto om deze in zijn geheel te bekijken). Door verschillende opnamen op verschillende tijdstippen te maken, kon het team deze planeten onderscheiden van de achtergrondsterren.
De twee gasreuzen draaien op afstanden van 160 en ongeveer 320 maal de afstand zon-aarde om hun moederster. Daarmee zijn ze veel verder van hun ster verwijderd dan Jupiter of Saturnus, ook twee gasreuzen, van de zon. Deze laatste bevinden zich op afstanden van respectievelijk slechts vijf en tien maal de afstand zon-aarde. Het team heeft ook ontdekt dat de beide exoplaneten veel zwaarder zijn dan die in ons eigen zonnestelsel. De binnenste heeft veertien keer zoveel massa als Jupiter, de buitenste zes keer zoveel.
Het team van Bohn maakte de opnamen tijdens een zoektocht naar reuzenplaneten bij sterren als onze zon, maar dan veel jonger. De ster TYC 8998-760-1 is slechts zeventien miljoen jaar oud en staat in de richting van het zuidelijke sterrenbeeld Musca (Vlieg). Bohn omschrijft de ster als ‘een heel jonge versie van onze eigen zon.’
De opnamen waren mogelijk dankzij de goede prestaties van het SPHERE-instrument van ESO’s VLT in de Chileense Atacama-woestijn. SPHERE schermt het licht van de ster af met behulp van een zogeheten coronagraaf, wat de veel zwakkere planeten zichtbaar maakt. Waar oudere planeten, zoals die in ons zonnestelsel, te koel zijn om met behulp van deze techniek te worden opgespoord, zijn jonge planeten nog dermate warm dat ze helder oplichten in het infrarood. Door het afgelopen jaar meerdere foto’s te maken en oudere gegevens uit 2017 erbij te betrekken, heeft het onderzoeksteam kunnen bevestigen dat de twee planeten daadwerkelijk deel uitmaken van dit stersysteem.
Vervolgwaarnemingen van dit stelsel, zoals met de toekomstige Extremely Large Telescope (ELT) van ESO, zullen astronomen in staat stellen om te onderzoeken of deze planeten op de huidige afstanden van hun ster zijn ontstaan of van elders zijn gemigreerd. Met de ELT zullen ook de interacties tussen de beide jonge planeten onderzocht kunnen worden. ‘De mogelijkheid dat toekomstige instrumenten, zoals die op de ELT beschikbaar komen, in staat zullen zijn om minder zware planeten bij deze ster op te sporen, brengt een belangrijke mijlpaal dichterbij in het onderzoek van meervoudige planetenstelsels, met mogelijke implicaties voor de geschiedenis van ons eigen zonnestelsel’, concludeert Bohn. Bron: ESO.
Dit resultaat maakt het bestaan van verre planeten in ons zonnestelsel iets waarschijnlijker, lijkt mij. Want deze gasreuzen draaien om een zonachtige ster en bevinden zich op 160au en 320au, kolossale afstanden.
Als we deze planeten kunnen zien in een ander stelsel waarom lukt in ons eigen stelsel dan niet?