30 november 2020

Exoplaneet LHS 1140b blijkt kolossale waterwereld

Een exoplaneet die mogelijk 80 x meer water bevat dan onze aarde en een oceaan bezit van honderden kilometers diep is recent geïdentificeerd door een internationaal team van astronomen o.l.v. van Jorge Lillo-Box, verbonden aan het Madrileense Centro de Astrobiología. De exoplaneet bevindt zich in het planetair systeem LHS 1140, op 40 lichtjaren (10,5 parsec) afstand. De ouderster, LHS 1140 is een rode dwerg in het sterrenbeeld Cetus, meer dan 5 miljard jaar oud en heeft 15% van de massa van de zon. Met behulp van HARPS’s data (de High Accuracy Radial velocity Planet Searcher) en de inmiddels gepensioneerde Spitzer Space-telescoop – ontdekte men in 2017 dat deze koele dwergster, opp.vlakte temperatuur rond de 2100 tot 3400 graden Celsius, twee exoplaneten herbergde, LHS 1140c en LHS 1140b. Beide exoplaneten bezitten rotsachtige composities, de binnenplaneet, LHS 1140c, heeft een omlooptijd rond zijn ster van slechts 3.8 dagen. De andere exoplaneet, LHS 1140b, met een omlooptijd van 24 dagen, bleek net binnen de bewoonbare zone te vallen, (ook wel ‘habitable zone’ of HZ genoemd, het gebied binnen een planetenstelsel op een dergelijke afstand van de ster dat er leven mogelijk is zoals dat voorkomt op de aarde, een van de criteria is water aan het oppervlak). Astronomen, afkomstig van het Remote Worlds Lab, het Franse Laboratoire d’Astrophysique de Marseille en het Spaanse Centro de Astrobiología, gingen de afgelopen jaren enthousiast door met het verzamelen van nog meer data over dit systeem, en voegden er gegevens aan toe van ESO’s ESPRESSO (Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations) en TESS. Het team was in staat om 113 nieuwe zeer nauwkeurige radiale snelheidswaarnemingen te verzamelen in een tijdsspanne van anderhalf jaar, een verdubbeling van de hoeveelheid gegevens die aanvankelijk met HARPS werd verkregen.

Artistieke impressie waterwereld LHS 1140b Credits; R.Hurt, IPAC/NASA,JPL-Caltech

Na een uitgebreide analyse van de twee datasets (HARPS en ESPRESSO), onderzocht het team vervolgens de nieuwe TESS-fotometriegegevens van de twee exoplaneten, die vier nieuwe transits van LHS 1140c en één nieuwe transit van LHS 1140b hadden vastgelegd. In combinatie met verschillende computersimulaties van planeten. en orbitale configuraties, kon het team onderscheiden dat de binnenplaneet, LHS 1140c, niet alleen minder massief is, maar ook een enorme kern heeft die tweemaal zo groot is als die van de aarde (de kern van de aarde maakt 32 procent uit van de totale massa), met nog eens 40 procent van zijn massa opgeslagen in de mantel. LHS 1140b daarentegen is half kern en half mantel. Maar het grootste verschil tussen de twee exoplaneten is het watergehalte. Ter vergelijk; hoewel de oceanen 71 procent van het aardoppervlak beslaan, beslaan ze slechts 0,02 procent van de totale massa van onze planeet. Voor LHS 1140c is minder dan 0,006 procent van de massa te wijten aan water, maar voor de superaarde LHS 1140b suggereren massa/straalberekeningen dat maar liefst vier procent van de massa van de planeet uit water bestaat, wat zou kunnen overeenkomen met een zeer diepe oceaan, een laag van ± 650 kilometer. Het 22 pagina tellende wetenschappelijk artikel van het onderzoek is recent gepubliceerd in Astronomy and Astrophysics.*

In de scifi film Interstellar bezoekt Matthew McConaughey en zijn collega-astronauten een ogenschijnlijk ‘gastvrije’ exoplaneet, met veel water en een verafgelegen hoge bergketen. Die bergen blijken echter een 1,2 kilometer hoge golf te zijn, veroorzaakt door de nabijheid van de planeet tot Gargantua, het zwarte gat dat in de film te zien is. Zou deze LHS 1140b kunnen worden geclassificeerd als een kolossale waterwereld in een ander planetenstelsel? Het bewijs dat we hebben verzameld en geanalyseerd toont dit, aldus Lillo-Box op de YouTube-video. En het LHS1140-systeem herbergt nog meer interessants. De radiale snelheden suggereren ook de aanwezigheid van een derde planeet in het systeem, net voorbij de bewoonbare zone (HZ) met een omlooptijd van 79 dagen. Hoewel de detectie van het signaal duidelijk is, zo stelt Lillo-Box, past het model met drie planeten echter niet helemaal bij de huidige gegevens. En helaas zullen de transits van deze kandidaat-exoplaneet, die zich op de grens tussen die van een superaarde en een mini-Neptunus bevindt, niet zichtbaar zijn bij de herobservatie van deze ster in TESS-cyclus 3. Verder suggereert het team ook nog dat de binnenste planeet misschien een baan deelt met een andere planeet; een fenomeen dat bekend staat als co-orbitale werelden. In de astronomie is een co-orbitale configuratie een configuratie van twee of meer astronomische objecten (zoals manen of planeten) die gevangen zitten in zwaartekrachtstabiele gebieden.

Hoewel het onderzoek geen bewijs vond voor zo een co-orbitale configuratie betreffende LHS 1140b, vonden Lillo-Box en collega’s wel signalen die er op wezen dat dit mogelijk bij zijn kleinere buurplaneet LHS 1140c wel het geval zou kunnen zijn en dan rond zijn Lagrange-punt ‘L4’, (Lagrange-punten zijn posities in de ruimte waar de zwaartekrachten van een systeem met twee hemellichamen versterkte gebieden van aantrekking en afstoting produceren, de twee objecten behouden zo een vaste relatieve positie t.o.v. elkaar.) Dit werd ondersteund met TESS-gegevens die een verduistering van de lichtcurve voor de planeet op deze exacte positie lieten zien, wat nog eens extra duidt op het bestaan van een co-orbitale metgezel voor LHS 1140c. Dit zou een primeur zijn, daar co-orbitale planeten wel zijn getheoretiseerd, maar tot nu toe is nooit eerder zo een configuratie ontdekt. Meer over exoplaneet-waterwerelden, zie AB**.Bron; Room.eu

Comments

  1. Enceladus zegt

    Zeer interessant! In een andere, ook erg goede SF-film, kreeg de aarde bezoek van buitenaardsleven dat duidelijk afkomstig was van een waterwereld: https://www.imdb.com/title/tt2543164/?ref_=nv_sr_srsg_0

    Groet,
    Gert (Enceladus)

    • Angele van Oosterom zegt

      Ah! Arrival, mijn absolute favoriet zelfs! En ja, je ziet het inderdaad zo voor je, dat zulk soort creaturen rondzwemmen in deze gigantische oceanen als ware het een perfect ‘thuis’ voor ze. Waarvoor anders al dat water?

      • @ beiden:

        Alle superlatieven zijn terecht, maar het is mij absoluut niet duidelijk dat de heptapods van Arrival, ook al lijken ze een beetje inktvisachtig, in water leven. In de film is hun leefomgeving een erg mistige bedoening – de atmosfeer van hun thuisplaneet – maar zwemmen of dobberen doen ze niet. Ze staan en/of bewegen zich voort op hun zeven poten, ongeveer zoals wij dat doen op twee benen. Kortom, op exoplaneet LHS 1140b zul je ze niet vinden …

        • Angele van Oosterom zegt

          HC, de ‘heptapods’ spuiten in ieder geval wel inkt, net als inktvissen, waarvan er tientallen soorten in de aardse oceanen zwemmen en ik ken geen ander soort dier die ook inkt spuit. Bovendien zijn de ‘heptapods’ net als inktvissen koppotigen, er is ook geen (bekend) landdier die deze vorm heeft. Verder wat betreft de ‘heptapods´ in de film, mee eens, het is niet duidelijk in wat voor medium ze zich precies bevinden, maar mijn opmerking was natuurlijk bedoeld in de trant van ‘bij wijze van spreken zie ik ze daar al in een exoplaneet oceaan zwemmen’.

  2. co-orbitale werelden ?
    dat dus bijvoorbeeld: in de baan van de aarde, exact aan de achterkant van de zon nog een planeet zit, en dat je zo draait dat je hem vanaf de aarde nooit kan zien ?

    • Angele van Oosterom zegt

      Ik denk dat het afhangt van de klasse co-orbitalen (configuratie van twee of meer astronomische objecten, asteroïden, planeten enz., die op dezelfde of zeer vergelijkbare afstand van hun primaire baan cirkelen), of het al dan niet zichtbaar is vanaf aarde. De klasse is afhankelijk van hun punt van libratie. De bekendste klasse is de trojan, die rond een van de twee stabiele Lagrange-punten, L4 en L5, 60 ° voor/achter het grotere lichaam libreert. Een andere klasse beschrijft een hoefijzervormige baan, waarin objecten rond 180 ° van het grotere lichaam libreren, objecten die rond 0 ° libreren, hete quasi-satellieten. Een hypothetisch geval zijn Trojaanse planeten, hiervan zijn nog nooit gevallen ontdekt in exoplanetaire systemen. De hierbovengenoemde LHS 1140c zou dan de eerste zijn.

      https://en.wikipedia.org/wiki/Co-orbital_configuration#Trojan_planets
      https://en.wikipedia.org/wiki/Quasi-satellite

  3. Hephaistos zegt

    Was “Theia” geen co-orbitale planeet van de aarde?

Speak Your Mind

*

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

%d bloggers liken dit: