Planeet ontdekt die de transformatie van z’n moederster tot witte dwerg overleefde

Impressie van een Jupiterachtige exoplaneet bij een witte dwerg. Credit: W. M. Keck Observatory/Adam Makarenko.

Er zijn al meer dan 4500 exoplaneten ontdekt en van enkele daarvan is bekend dat ze draaien om witte dwergen, compacte sterren van pakweg een zonsmassa gepropt in een volume zo groot als de aarde – het voorland van onze eigen zon over ruim vijf miljard jaar. Al die planeten zijn gearriveerd bij hun witte dwerg nadat deze ontstond, zo laat hun lokatie zien. Maar nu is er vermoedelijk voor het eerst een exoplaneet ontdekt die al eerder draaide om de witte dwerg, die de gehele transformatie van zonachtige ster via het stadium van rode reus tot witte dwerg heeft meegemaakt én overleeft. Het gaat om een systeem dat zich op een afstand van 6500 lichtjaar van ons vandaan bevindt in de richting van het centrum van het Melkwegstelsel, pakweg een kwart van de afstand tot dat centrum. De witte dwerg in kwestie heeft een massa van 60% van die van de aarde, de planeet er vlakbij is 40% keer zwaarder dan Jupiter. Beiden werden ontdekt met de Kecktelescoop op Hawaï en wel dankzij een verschijnsel dat microzwaartekrachtlens heet: de witte dwerg en planeet schoven gezien vanaf de aarde op een gegeven moment precies voor een achtergrondster, waardoor het licht van die achtergrondster even werd verbogen en versterkt.

Voorstelling van een micro-zwaartekrachtlens. Credit: NASA

In infrarood konden ze met de telescoop die gebeurtenis zien – MOA-2010-BLG-477Lb genaamd – en dat leverde het ontdekken op van de Jupiterachtige planeet en de witte dwerg, waar hij op minstens 3 Astronomische Eenheid (afstand aarde-zon) omheen draait. Als de zon ooit ook sterft tot witte dwerg zullen de rotsachtige planeten Mercurius, Venus, Aarde en Mars dat niet overleven, maar Jupiter en zijn manen zullen dat vermoedelijk wel kunnen en dat laat MOA-2010-BLG-477Lb ook zien.

Bron: Phys.org.

Astronomen zien schijf rond jonge super-Jupiter waar wellicht manen vormen

Oude artistieke weergave van GQ Lupi B (linksvoor) en de hoofdster GQ Lupi (rechts). Ten tijde van deze tekening, in 2010, was de stofschijf rond GQ Lupi B nog niet ontdekt. (c) Devon1980 [CC BY-SA 3.0 via Wikimedia]

Een internationaal team van sterrenkundigen onder Leidse leiding heeft voor het eerst een stofschijf in kaart gebracht rond een jonge super-Jupiter, een hemellichaam op het grensgebied tussen een reuzenplaneet en bruine dwerg. Ze keken met behulp van zogeheten directe waarnemingen bij mid-infrarode golflengtes. Ze detecteerden emissie van de schijf en speculeren dat er misschien manen zijn gevormd. De onderzoekers publiceren hun bevindingen binnenkort in het vakblad The Astronomical Journal.

Sterrenkundigen vermoeden al langer dat jonge gasreuzen en bruine dwergen een stofschijf om zich heen hebben draaien waarin manen kunnen ontstaan, vergelijkbaar met de vorming van planeten in een schijf rond een jonge ster. Zo is er bijvoorbeeld bewijs voor een gigantisch ringsysteem dat is ontdekt in de helderheidsvariaties van een ster toen de ringen er voorlangs bewogen. Nu hebben onderzoekers voor het eerst de warmtestraling van een schijf van gas en stof rond een zware super-Jupiter gedetailleerd bekeken.

500 lichtjaar van de aarde
Het gaat om de reuzenplaneet of bruine dwerg genaamd GQ Lupi B. Het object bevindt zich in het zuidelijke sterrenbeeld Wolf (Lupus) op ongeveer 500 lichtjaar van de aarde. GQ Lupi B is veel zwaarder dan Jupiter en heeft een baan die meer dan 20 keer wijder rond de hoofdster ligt dan Jupiter rond onze zon.

De ontstaansgeschiedenis van dit soort objecten is een mysterie. Het is niet duidelijk of GQ Lupi B via een planeetachtige of sterachtige route is gevormd. GQ Lupi B werd in 2004 ontdekt toen er van de ster GQ Lupi een foto met hoog contrast werd gemaakt. Sindsdien onderzoeken sterrenkundigen van over de hele wereld de atmosfeer en baanbeweging van deze super-Jupiter.

Very Large Telescope
Voor het recente onderzoek gebruikten de astronomen de instrumenten NACO en MUSE. Die zijn gekoppeld aan de Very Large Telescope van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht in Chili. Met infraroodcamera NACO zagen de astronomen dat er infraroodstraling van de stofschijf afkomt. Daaruit leidden ze af dat de schijf een stuk koeler is dan de hete atmosfeer van GQ Lupi B. De onderzoekers denken dat de lage temperatuur duidt op een centrale leegte in de schijf. Ze vermoeden dat daar wellicht het stof is weggeveegd doordat er manen zijn gevormd. Maar het zou ook kunnen dat de schijf beïnvloed wordt door een magneetveld van GQ Lupi B.

Met MUSE, een enorm stabiele spectrograaf die werkt in het visuele deel van het spectrum, hebben de onderzoekers zogeheten H-alfastraling gemeten. Dat duidt erop dat GQ Lupi B nog aan het groeien is dankzij de aanvoer van gas uit zijn eigen schijf en mogelijk ook uit de schijf van de ster waar deze super-Jupiter omheen beweegt.

In de toekomst hopen de onderzoekers de schijf van GQ Lupi B in meer detail te bestuderen. “De James Webb-ruimtetelescoop die binnenkort gelanceerd wordt biedt interessante mogelijkheden.” zegt onderzoeksleider Tomas Stolker (Universiteit Leiden). “Webb kan spectra nemen bij mid-infrarood golflengtes. Dat is vanaf de aarde niet goed mogelijk. Op die manier zouden we veel meer kunnen leren over de fysische en chemische processen in de schijf van GQ Lupi B die wellicht de vorming van manen mogelijk maken.”

Gasreus of bruine dwerg?
Met de ontdekking van nieuwe exoplaneten is het niet altijd duidelijk of het om een planeet of bruine dwerg gaat. Dit is met name lastig te bepalen bij direct waargenomen objecten zoals GQ Lupi B omdat hun massa’s vaak onzeker zijn. Vandaar dat onderzoekers vaak een slag om de arm houden en het in één adem hebben over ‘een reuzenplaneet of bruine dwerg’. En vandaar dat de B in GQ Lupi B soms met een hoofdletter (want een bruine dwerg) en soms met een kleine letter (want een planeet) wordt geschreven.

Wetenschappelijk artikel

Characterizing the protolunar disk of the accreting companion GQ Lupi B. Door: Tomas Stolker, Sebastiaan Y. Haffert, Aurora Y. Kesseli, Rob G. van Holstein, Yuhiko Aoyama, Jarle Brinchmann, Gabriele Cugno, Julien H. Girard, Gabriel-Dominique Marleau, Michael R. Meyer, Julien Milli, Sascha P. Quanz, Ignas A.G. Snellen & Kamen O. Todorov. Geaccepteerd voor publicatie in The Astronomical Journal. Gratis preprint: https://arxiv.org/abs/2110.04307

Bron: Astronomie.nl.

Poollicht bij negentien sterren hint op verborgen exoplaneten

Rode dwerg met poollicht. Een artistieke weergave van poollicht bij een rode dwergster (links) vanwege interactie met een exoplaneet (rechts). (c) Daniëlle Futselaar (artsource.nl)

Een internationaal team van wetenschappers onder Nederlandse leiding heeft met behulp van radiotelescopen negentien rode dwergsterren ontdekt die onverwacht radiogolven uitzenden. De uitbarstingen ontstaan mogelijk door interactie met exoplaneten. De resultaten van het onderzoek staan in twee wetenschappelijke publicaties.

De wetenschappers zochten naar poollicht bij rode dwergsterren met behulp van LOFAR. Dat is de krachtigste radiotelescoop ter wereld met het centrum in het Drentse Exloo. Een jaar geleden was door hetzelfde team het eerste poollicht bij een ster ontdekt en dat smaakte naar meer.

De onderzoekers hebben nu signalen opgevangen bij negentien rode dwergsterren. Bij vier sterren zijn de signalen het best te verklaren doordat die sterren een wisselwerking hebben met nog niet bevestigde exoplaneten die om hen heen draaien.

Astronomen weten al langer dat de planeten, net als onze aarde krachtige radiogolven uitzenden als hun magnetische velden botsen met de zonnewind. Callingham: “Bij onze aarde heb je dan noorderlicht en zuiderlicht. En bij Jupiter is het poollicht nog heftiger omdat de vulkanische maan Io veel materiaal richting Jupiter blaast.”

De modellen van de onderzoekers laten zien dat bij de onderzochte sterren iets vergelijkbaars aan de hand kan zijn als bij het poollicht van Jupiter. Co-auteur Harish Vedantham (ASTRON): “Het poollicht op de ster wordt dan veroorzaakt doordat een exoplaneet in de buurt van de ster veel materiaal de ruimte in blaast.”

Het team onderwerpt de negentien sterren inmiddels aan een nader onderzoek. Ze kijken bijvoorbeeld met optische telescopen of ze aanwijzingen zien voor exoplaneten en ze speuren in de radiostraling naar patronen. In de toekomst willen de onderzoekers de SKA-telescopen gebruiken. Deze telescopen zijn gepland voor 2029.

Wetenschappelijke artikelen 

The population of M dwarfs observed at low radio frequencies. Door: J.R. Callingham, H.K. Vedantham, T.W. Shimwell, B.J.S. Pope, I.E. Davis, P.N. Best, M.J. Hardcastle, H.J.A. Röttgering, J. Sabater, C. Tasse, R.J. van Weeren, W.L. Williams, P. Zarka, F. de Gasperin & A. Drabent. Geacepteerd voor publicatie in Nature Astronomy. Origineel: https://www.nature.com/articles/s41550-021-01483-0

Gratis preprint: https://www.astronomie.nl/upload/files/2021/Callingham2021-M-dwarf-Population-Nature_Astronomy.pdf

The TESS View of LOFAR Radio-Emitting Stars. Door: Benjamin J.S. Pope, Joseph R. Callingham, Adina D. Feinstein, Maximilian N. Günther, Harish K. Vedantham, Megan Ansdell, & Timothy W. Shimwell. Geaccepteerd voor publicatie in Astrophysical Journal Letters. Origineel: https://doi.org/10.3847/2041-8213/ac230c

Gratis preprint: https://www.astronomie.nl/upload/files/2021/Pope2021-Tess-apjl.pdf

Bron: Astronomie.nl.

NASA’s Nancy Grace Roman ruimtetelescoop bereikt belangrijke bouwtechnische mijlpalen

NASA heeft recent onthuld dat alle ontwerp- en ontwikkelingstechnische werkzaamheden aan de Roman Space Telescope (RST), voorheen de WFIRST, zijn voltooid.  Deze ruimtetelescoop moet astronomen meer inzicht gaan geven in de aard van donkere energie en ook op zoek gaan naar exoplaneten, en zogenoemde ‘weesplaneten’ Aan de telescoop wordt gewerkt door NASA’s Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, NASA JPL en Caltech. In deze perspublicatie van NASA zegt Julie McEnergy, senior projectwetenschapper bij de Roman Space Telescope het volgende over de vorderingen: “Na het bekijken van onze uitgebreide hardwaretesten en geavanceerde modellering, heeft een onafhankelijk beoordelingspanel bevestigd dat het observatorium dat we hebben ontworpen zal werken.” Nu de basis is gelegd, is het team enthousiast om door te gaan met het bouwen en testen van het observatorium. Jackie Townsend, plaatsvervangend projectmanager voegde toe: “Nu deze beoordeling is voltooid, gaan we de spannende fase in waarin we de vluchthardware die we van plan zijn te gaan gebruiken gaan assembleren en testen.” En vervolgt: “Als al onze vluchthardware klaar is in 2024, houden we het ‘System Integration Review’ en integreren we het gehele observatorium. Ten slotte zullen we de telescoop testen in omgevingen die de lancering en geplande baan simuleren om er zeker van te zijn dat de RST werkt zoals ontworpen.” De missie is gepland om uiterlijk in mei 2027 te lanceren.
Bovenstaande foto toont de  opstelling voor het testen van de ruimteomgeving van de technische ontwikkelingseenheid voor Roman’s Solar Array Sun Shield, die twee doelen zal dienen. Ten eerste zal het elektrische stroom leveren aan het observatorium. Ten tweede zal het de Optical Telescope Assembly, het WFI  en de CGI instrumenten beschermen tegen zonlicht. Credits: NASA/Chris Gunn
De ruimtetelescoop werd in 2010 aanbevolen door het National Research Council van de VS als topprioriteit voor astronomisch onderzoek van het volgende decennium. Werkzaamheden startten in 2011. In 2016 werd de WFIRST goedgekeurd voor ontwikkeling en lancering. De telescoop bezit een 2,4 brede spiegel die stellair licht reflecteert naar beeldsensoren voor verwerking en draagt twee wetenschappelijke instrumenten bij zich. Het Wide-Field Instrument (WFI), dit is een nabij-infraroodcamera, die een beeldscherpte biedt die vergelijkbaar is met die van de Hubble over een gezichtsveld van 0,28 vierkante graden, 100 keer groter dan de beeldcamera’s van de HST. Het Coronagraphic Instrument (CGI) is een camera en spectrometer, met een hoog contrast en een klein gezichtsveld die zichtbare en nabij-infrarode golflengten bestrijkt m.b.v. nieuwe technologie voor het onderdrukken van sterrenlicht. De RST’s primaire missie is gericht op de expansiegeschiedenis van het heelal en de groei van de kosmische structuur met meerdere methoden in overlappende roodverschuivingsbereiken, met als doel het nauwkeurig meten van de effecten van donkere energie. Op 20 mei 2020 kondigde NASA-hoofd Jim Bridenstine aan dat de missie de Nancy Grace Roman Space Telescope zou worden genoemd als erkenning voor de fundamentele rol van Nancy Roman als Chief of Astronomy op het gebied van astronomieonderzoek vanuit de ruimte. De telescoop gaat ook op zoek naar exoplaneten en hun potentieel voor het ondersteunen van leven.

Nancy Roman (1925 – 2018), Goddard Space Flight Center Credits; NASA

Nancy Roman werd geboren in Nashville, Tennessee op 16 mei 1925. Als kind voelde ze zich aangetrokken tot de sterren. Roman vertelde ooit in een korte NASA-documentaire. ‘Ik gaf mijn moeder de schuld omdat ze me altijd mee uit nam en me de sterrenbeelden liet zien en me het noorderlicht liet zien en dat soort dingen.” Roman behaalde een Bachelor of Science in de astronomie aan Swarthmore College en een doctoraat aan de Universiteit van Chicago. In 1955 besloot ze een baan aan te nemen bij het US Naval Research Laboratory, en in 1959 werd ze een van de eerste groep arbeiders die zich bij NASA voegde, als hoofd astronomie en relativiteit bij het Office of Space Science, slechts zes maanden nadat het bureau was opgericht. Bij NASA drong Roman aan op de ontwikkeling van een orbitale telescoop om kosmische straling in de ruimte te meten die anders onmogelijk op aarde te detecteren zou zijn vanwege atmosferische interferentie. Ze heeft bijgedragen aan de ontwikkeling van vier in een baan om de aarde draaiende astronomische observatoria tussen 1966 en 1972, en hielp bij het opzetten van de International Ultraviolet Explorer, een gezamenlijk NASA/ESA project. Roman speelde ook een centrale rol bij het overtuigen van het congres om de ontwikkeling van de Hubble-telescoop ter waarde van $ 36 miljoen te financieren. In 1998 beschreef Hubble’s hoofdwetenschapper Ed Weiler haar als ‘de moeder van de Hubble-ruimtetelescoop’. Ze stierf op 25 december 2018 een natuurlijke dood – op 93-jarige leeftijd.  Bron: NASA

Oppassen voor ‘planeet verwarring’

Impressie van de Nancy Grace Roman Space Telescope. Credit: NASA.

Er komt een toekomstige vloot van enorme next-generation ruimtetelescopen aan, die in staat zijn om bij andere sterren aardachtige exoplaneten te zien – denk met name aan de James Webb Space Telescope (JWST) en de Nancy Grace Roman Space Telescope (NGRST – zie hierboven). Goed nieuws zou je denken, dan zal het niet lang meer duren voordat we ergens in de ruimte een andere aarde zullen ontdekken. Hoho, wacht even met zo optimistisch te zijn. Twee sterrenkundigen van Cornell Universiteit – Dmitry Savransky en Dean Robert Keithly – hebben namelijk ontdekt dat er sprake kan zijn van verwarring, dat planeten kúnnen worden aangezien voor aardachtig, maar dat ze dat in werkelijkheid helemaal niet zijn. Het gaat hier om ‘direct imaging’ van planeten, dus niet het zien van planeten via indirecte methodes, zoals lichtdipjes als ze voor hun ster langs schuiven of het wiebelen van de ster als de planeet er gravitationeel aan trekt, maar om het direct zien van de planeet. Hieronder zie je daar een voorbeeld van:

Deze opname toont de ster TYC 8998-760-1 en de twee reuzenplaneten die haar begeleiden, TYC 8998-760-1b en TYC 8998-760-1c. Credit: ESO/Bohn et al.

Nu kunnen we al grote Jupiter-achtige planeten direct zien als ze ver genoeg van hun ster afstaan. De JWST en NGRST zouden ook kleinere aardachtige planeten direct kunnen zien, maar Savransky en Keithly waarschuwen dat ‘planeet verwarring’ op de loer ligt. Ze maakten een model op de computer, waarin ze maar liefst 21 situaties tegenkwamen hoe een planeet verschillend kan overkomen bij de sterrenkundigen op aarde. Welke situatie dat is hangt af van hoe we vanaf de aarde tegen de ster en z’n planeet aankijken, van het albedo van de planeet (het weerkaatsend vermogen; een planeet met ijs bedekt zal helderder zijn dan een planeet met land), de hoek waarop we tegen het planeetvlak kijken, enzovoorts. Uit de berekeningen blijkt dat een op de aarde ‘lijkende’ ster in 36% van de gevallen verward zal worden met een Mercurius-achtige planeet, in 43% met een Mars-achtige planeet en in maar liefst 72% met een Venus-achtige planeet. Verwarring met grote planeten á la Neptunus, Saturnus en Uranus is minder waarschijnlijk, dat zit ergens tussen de 1 en 4%. Hier het vakartikel over de planeet verwarring, eerder verschenen in the Astrophysical Journal Letters. Bron: Cornell.

Mogelijk is voor het eerst een planeet ontdekt die om drie sterren draait

Links een opname van GW Ori die de drie ringen om de drie sterren laat zien, met de binnenste, helderste ring, die los is van de stofschijf. Rechts een foto die laat zien dat de binnenste ring schaduwen werpt op die stofschijf. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), ESO/Exeter/Kraus et al.

Sterrenkundigen van de Universiteit van Nevada hebben mogelijk een planeet ontdekt die om maar liefst drie sterren draait. Het zou voor het eerst zijn als dit inderdaad het geval is. Het gaat om het GW Orionis systeem, jawel in het sterrenbeeld Orion, dat drie sterren telt – we hadden het er in 2020 ook al een keertje over. Om dat triplet van sterren bevinden zich grote stofringen en in één van de gaten tussen die ringen zit vermoedelijk een zware planeet. Van exoplaneten rondom een enkele ster zijn er al bijna 5000 bekend, terwijl er van exoplaneten die om twee sterren draaien (zoals Tatooine in de Star Wars serie) negen exoplaneten bekend zijn, de zogeheten circumbinary planets. En nu dus wellicht voor het eerst een planeet die om drie sterren draait. Met de krachtige Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) telescoop in Chili heeft men de drie stofringen rondom GW Orionis bestudeerd. Een gat tussen één van de ringen kon men niet verklaren door de zwaartekrachtwerking van louter de drie sterren in het centrum. Daarom denken Jeremy Smallwood en z’n collega’s dat er in dat gat een planeet is zo groot als Jupiter ongeveer, die het gat heeft veroorzaakt en die om de drie sterren draait. De planeet zelf kan nog niet worden gezien, maar komende maanden wil men het gat tussen de ringen verder onderzoeken en mogelijk dat er dan directe aanwijzingen komen voor het bestaan van de planeet. In het blad Monthly Notices of the Royal Astronomical Society schreef men er dit vakartikel over. Bron: Phys.org.

ALMA ziet planeten ontstaan in een koolstofrijke, organische omgeving

Protoplanetaire schijf rondom de ster HD 163296, gefotografeerd met ALMA. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/D. Berry (NRAO), K. Öberg et al (MAPS)

Een internationaal team van sterrenkundigen is er in geslaagd om met behulp van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Chili de chemische samenstelling van vijf protoplanetaire schijven rondom nabije jonge sterren gedetailleerd in beeld te krijgen. Dankzij het zogeheten MAPS (Molecules with ALMA at Planet-forming Scales) programma wist men de moleculaire compositie van planeten in wording in die schijven vast te leggen. Het gaat om schijven rondom de sterren IM Lup, GM Aur, AS 209, HD 163296 en MWC 480, waar men eerder al ontdekte dat zich in die schijven planeten aan het vormen zijn. Met ALMA kon men goed zien dat de schijven ware fabrieken zijn van nitrilen, dat zijn organische moleculen zoals de eenvoudige moleculen HCN, C2H en H2CO, maar ook de meer complexe moleculen HC3N, CH3CN en c-C3H2. Met name in de binnenste delen van de protoplanetaire schijven, waar de rotsachtige planeten ontstaan, vond men deze moleculen. Bij ons hebben deze moleculen aan de basis gestaan van de vorming van leven op aarde. De MAPS-onderzoekers denken dat ook in de protoplanetaire schijven bij de vijf waargenomen sterren de aanwezige koolstrofrijke organische moleculen een basis kunnen vormen voor het ontstaan van leven.

Verspreiding van verschillende soorten moleculen rondom de sterren AS 209 en HD 163296. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Cataldi et al./Aikawa et al.

Hieronder een serie met vakartikelen over het onderzoek aan de protoplanetaire schijven met ALMA.

Molecules with ALMA at Planet-forming Scales (MAPS) I: Program overview and highlights, K. Öberg et al, ApJS, preview [arxiv.org/pdf/2109.06268.pdf]

Molecules with ALMA at Planet-forming Scales (MAPS) III: Characteristics of radial chemical substructures, C. Law et al, ApJS, preview [arxiv.org/pdf/2109.06210.pdf]

Molecules with ALMA at Planet-forming Scales (MAPS). IV: Emission Surfaces and Vertical Distribution of Molecules, C. Law, ApJS, preview [arxiv.org/pdf/2109.06217.pdf]

Molecules with ALMA at Planet-forming Scales (MAPS) VI: Distribution of the small organics HCN, C2H, and H2CO, V. Guzmán et al, ApJS, preview [arxiv.org/pdf/2109.06391.pdf]

Molecules with ALMA at Planet-forming Scales (MAPS) VII: Substellar O/H and C/H and superstellar C/O in planet-feeding gas, A. Bosman et al, ApJS, preview [arxiv.org/pdf/2109.06221.pdf]

Molecules with ALMA at Planet-forming Scales (MAPS) IX: Distribution and properties of the large organic molecules HC3N, CH3CN, and c-C3H2, J. Ilee et al, ApJS, preview [arxiv.org/pdf/2109.06319.pdf]

Bron: Phys.org.

Koude planeten heb je in de hele Melkweg, zelfs in de galactische verdikking

Voorstelling van de verdeling van planeten door de hele Melkweg heen. Links zie je in blauw het stukje van de Melkweg dat Kepler kon zien. Rechts in de inzet een impressie van een planetenstelsel in de centrale verdikking van de Melkweg. Credit: Osaka University.

We kennen inmiddels meer dan vierduizend exoplaneten, maar die zijn allemaal ontdekt in de nabije omgeving van het zonnestelsel – zie de afbeelding hierboven, waarin met blauw het stukje is weergegeven waarin de meeste exoplaneten (door Kepler) zijn ontdekt. Maar hoe zit het met de rest van het Melkwegstelsel, dat pakweg 100.000 lichtjaar in diameter is en waarvan we maar een klein stukje nu hebben verkend? Komen daar ook planeten voor? Onderzoekers van de Osaka Universiteit in Japan en de NASA hebben nu het antwoord gevonden: ja, ook in de rest van de Melkweg komen planeten voor, zelfs in de galactische verdikking, de dichte opeenhoping van gas en sterren in het centrum van de Melkweg. Om de vraag te beantwoorden moesten ze een combinatie doen van waarnemingen en theoretische modellen bedenken. Die waarnemingen bestonden uit de zogeheten micro-zwaartekrachtlenzen, waarbij planeten ver weg in de Melkweg gezien vanaf de aarde voor een erachter liggende ster passeren en dan net het licht van die ster versterken en afbuigen. Met die micro-lenzen is men in staat om heel ver weg koude planeten te zien, planeten zoals Neptunus en Jupiter in ons zonnestelsel (je hebt ook ‘hete Jupiters’, maar die zijn hier ongeschikt voor).

Voorstelling van een micro-zwaartekrachtlens. Credit: NASA

De onderzoekers keken naar de verdeling van een hoeveelheid die de relatieve beweging van de lens (de planeet) en de achtergrondster beschrijft en die vergeleken ze vervolgens met een voorspelling volgens een galactisch model. Zo kon het onderzoeksteam de galactische verdeling van planeten afleiden. Daaruit komt naar voren dat er in die verdeling niet een sterke wisselwerking is tussen aantal planeten en afstand tot het centrum van het Melkwegstelsel, nee in de gehele Melkweg komen ongeveer in dezelfde hoeveelheid planeten voor, óók in de centrale verdikking van de Melkweg. Dat laatste is wel opvallend, want in die verdikking staan de sterren veel dichter bij elkaar en zijn e sterren ook een stuk ouder. Hier is het vakartikel over de waarnemingen aan planeten in het Melkwegstelsel, verscheen in The Astrophysical Journal Letters (2021). Bron: Phys.org.

‘Hyceaanse’ planeten – hete oceaanwerelden met waterstofrijke atmosferen – kunnen de speurtocht naar buitenaards leven bespoedigen

Impressie van een hyceaanse planeet. Credit: Amanda Smith

Jawel, een nieuwe naam die wordt geïntroduceerd in de sterrenkunde: hyceaanse planeten. Het staat voor een nieuwe klasse van exoplaneten, die geïdentificeerd is door een team van sterrenkundigen onder leiding van Nikku Madhusudhan (Cambridge’s Institute of Astronomy). Het staat voor leefbare hete oceaanwerelden met waterstofrijke (H2) atmosferen, die volgens de onderzoekers wel eens vaker kunnen voorkomen in de Melkweg dan de ‘gewone’ aardachtige planeten. Het gaat om leefbare planeten, dus ze zijn qua massa, temperatuur, omvang en atmosferische omstandigheden geschikt om leven te herbergen. Dat maakt het volgens de onderzoekers goed mogelijk dat we al binnen twee tot drie jaar biosignaturen van leven op dergelijke planeten kunnen detecteren, zoals ze schrijven in dit artikel, dat gepubliceerd is in The Astrophysical Journal. Veel van de kandidaat-hyceaanse planeten die gevonden zijn die zijn groter en heter dan de aarde. Maar dat maakt ze niet minder aantrekkelijk om gastheer te zijn van oceanen met microbacterieel leven, zoals we dat ook op aarde aantreffen bij de zogeheten extremofielen, organismen die bij extreme omstandigheden kunnen leven. De hyceaanse planeten hebben een groter temperatuurbereik waarbij leven nog mogelijk is, dus hun leefbare zone (de zogeheten Goudlokjezone) is groter dan die van aardachtige planeten.

Impressie van de planeet K2-18b. Credit: ESA/Hubble, M. Kornmesser

Er zijn momenteel 4833 exoplaneten ontdekt en de meeste daarvan zijn planeten met afmetingen tussen die van de aarde en Neptunus, de zogeheten super-aardes en mini-neptunussen. De meeste van die mini-Neptunussen zijn groter dan 1,6 keer de diameter van de aarde en er werd altijd van gedacht dat de druk in de atmosfeer van deze planeten te groot was om leven te kunnen herbergen. Maar onderzoek van één zo’n mini-Neptunus – K2-18b om precies te zijn – door het team van Madhusudhan laat zien dat zo’n planeet wel degelijk leven kan herbergen. Naar aanleiding daarvan ging men uitzoeken onder welke condities planeten leven kunnen herbergen en dat leidde tot de identificatie van deze nieuwe klasse van exoplaneten, die veel oceanen bevatten en een waterstofrijke atmosfeer. Ze kunnen tot 2,6 keer zo groot als de aarde zijn en het kan er 200 °C worden. Het zijn die oceanen die leven zouden kunnen bevatten. Met toekomstige telescopen zoals de James Webb Space Telescope (JWST), die eind dit jaar wordt gelanceerd, hopen ze een begin te kunnen maken met de speurtocht naar de biosignaturen bij de hyceaanse planeten, om te beginnen bij K2-18b. Alle kandidaat-hyceaanse planeten die ze met de JWST willen onderzoeken draaien om rode dwergsterren en liggen tussen 35 en 150 lichtjaar van ons vandaan. Bron: Universiteit van Cambridge.

Even voorstellen: COCONUTS-2b, de meest nabije exoplaneet die direct is gefotografeerd

credit: Zhang et al.

Op de foto hierboven zie je ‘m linksboven, COCONUTS-2b, de meest nabije exoplaneet die direct is gefotografeerd, de felle rode stip. En rechtsonder staat COCONUTS-2A alias TYC 9381-1809-1 alias L 34-26, de rode dwergster (spectraaltype M3, drie keer zo licht als de zon) waar de planeet omheen draait, beiden zijn met streepjes aangegeven. Nou denk je wellicht, tsjonge wat staat de planeet een eind van de ster vandaan. Op zich klopt dat wel, want COCONUTS-2b staat maar liefst 6471 keer zo ver van z’n moederster als de aarde van de zon staat, dus 149 miljoen km x 6471= 964.179.000.000 km, bijna 1 biljoen km. Maar beiden staan relatief dichtbij de aarde, de afstand bedraagt slechts 35 lichtjaar, gelegen in het sterrenbeeld Kameleon. Daarom zien we de twee toch aardig ver van elkaar staan, de overige puntjes zijn allemaal achtergrondsterren. COCONUTS-2b is de meest nabije exoplaneet die direct is gefotografeerd. We hebben ‘m dus niet indirect gezien via een verandering van de lichtcurve van de ster, als ‘ie er voorlangs schuift, of via een wiebel van de ster als ‘ie door z’n zwaartekracht aan de ster trekt. Nee, COCONUTS-2b (eerder bekend als WISEPA J075108.79-763449.6) is direct gefotografeerd, eerder met NASA’s infrarood ruimtetelescoop WISE en recent met het zogeheten ‘Cool Companions ON Ultrawide orbiTS‘ (COCONUTS) programma van Zhoujian Zang en zijn team.

Impressie van COCONUTS-2b. Credit: B. Bays (Soest/UH)

Met WISE had men nog niet door dat de planeet hoort bij de ster L 34-26, het was Zang en z’n team die het verband tussen de twee ontdekten. COCONUTS-2b kunnen we alleen in het infrarood zien: de planeet, die 6,1 keer zo zwaar als Jupiter is, heeft een temperatuur van 161 °C en daardoor straalt hij warmte uit, dat als infraroodstraling bij de aarde komt. De planeet doet er maar liefst 1,1 miljoen jaar over om één omwenteling om de ster te maken. Als je op COCONUTS-2b zou wonen zou er weinig verschil zijn tussen dag en nacht, want de koele dwergster COCONUTS-2A, die tussen de 150 en 800 miljoen jaar oud is, zou overdag alleen als een heldere rode ster aan de hemel staan. In the Astrophysical Journal Letters werd dit artikel erover gepubliceerd. Bron: Science News.