Exoplaneet TOI-2257 b bezit meest excentrische omloopbaan ooit ontdekt bij koele ster

Astronomen hebben inmiddels reeds duizenden exoplaneten ontdekt, een enkele zelfs buiten de Melkweg. De exoplaneet TOI-2257b is een bijzondere exoplaneet, nooit eerder werd er bij een exoplaneet zo een excentrische omloopbaan vastgesteld als bij voornoemde. TOI-2257b is een zogeheten sub-Neptunus-exoplaneet, een planeet met een kleinere straal dan Neptunus, en is door astronomen van de Universiteit van Bern en Cambridge o.a. met behulp van data van het SAINT-EX-observatorium in Mexico onderzocht. Het resultaat was verrassend, men vond dat deze exoplaneet een zeer excentrieke omloopbaan om zijn moederplaneet, een rode dwergster, maakt. De omlooptijd van TOI-2257 b om de moederster bedraagt 35 dagen.

sub-Neptunus exoplaneet, art.afb. Credits; R.Hurt, Ipac, NASA/Caltech

Hoofd-auteur Nicole Schanche stelt: “TOI-2257 b heeft geen cirkelvormige, concentrische baan, het is zelfs de meest excentrieke planeetbaan ooit ontdekt rondom een koele ster,”, en vervolgt, “In termen van potentiële bewoonbaarheid is dit slecht nieuws. Hoewel de gemiddelde temperatuur van de planeet comfortabel is, varieert deze van -80 ° C tot ongeveer 100 ° C, afhankelijk van waar de planeet zich in zijn baan bevindt, ver van of dichtbij de ster.” Schanchegeeft als mogelijke verklaring voor de baan van TOI-2257 b, dat verderop in het systeem een ​​gigantische planeet op de loer ligt en de baan van TOI 2257 b verstoort. Rode dwergen zijn kleinere en veel koelere sterren dan onze zon. Rond sterren als deze is vloeibaar water mogelijk op planeten die veel dichter bij de ster staan ​​dan in ons zonnestelsel. Maar de omstandigheden voor het aantreffen van leven is volgens het team mede niet zo gunstig, aldus het team, daar de straal van TOI-2257 b (2,2 keer groter dan die van de aarde) suggereert dat de planeet nogal gasvormig is, met een hoge atmosferische druk die op zijn beurt weer niet bevorderlijk is voor organisch leven. Het wetenschappelijk artikel van Schanche e.a. werd recent geplaatst in Astronomy & Astrophysics.

TOI-2257 b werd aanvankelijk geïdentificeerd m.b.v. data van de TESS-ruimtetelescoop. De moederster werd in totaal vier maanden waargenomen, en de omlooptijd, m.b.v. data van het Las Cumbres observatorium, vastgesteld op 35 dagen. Voor de detectie gebruikte het team de transitmethode. De telescoop zoekt naar dips in de helderheid van de ster die optreden wanneer planeten voor de ster passeren. Herhaalde waarnemingen van de dalingen in de helderheid van de ster geven nauwkeurige metingen van de baanperiode van de planeet rond de ster, en de diepte van de doorgang stelt onderzoekers in staat om de diameter van de planeet te bepalen. Gecombineerd met schattingen van de planeetmassa kan de planeetdichtheid worden berekend. Het team stelt dat TOI-2257 b een goede kandidaat is voor observatie door de James Webb Space Telescope (JWST), die op 25 december gelanceerd is. Voor selectie van kandidaten gebruikt de JWST de transmissiespectroscopiemeter (TSM), die verschillende systeemeigenschappen beoordeelt. TOI-2257 b is goed gepositioneerd met betrekking tot TSM en is een van de meest aantrekkelijke sub-Neptunus-doelen voor verdere observaties. Het team stelt: In het bijzonder zou de planeet kunnen worden bestudeerd op tekenen van kenmerken zoals waterdamp.” Bron; Phys.org

Samenstelling gemeten van atmosfeer van een exoplaneet 340 lichtjaren van ons vandaan

Impressie van een hete Jupiter. Credit: NASA, ESA, and L. Hustak (STScI).

Sterrenkundigen zijn er in geslaagd om met behulp van de 8,1m Gemini South telescoop in Chili voor het eerst direct de hoeveelheid water en koolmonoxide in de atmosfeer van een exoplaneet te meten. Michael Line (Arizona State University) en zijn team bestudeerden met die telescoop WASP-77Ab, een ‘hete Jupiter’ op zo’n 340 lichtjaar afstand. Hete Jupiters worden zo genoemd omdat ze ongeveer zo groot zijn als Jupiter, maar door de nabije afstand tot hun moederster heel heet, 1100 graden Celcius in het geval van WASP-77Ab.

Door de Dopplerverschuiving te meten (rechts te zien) krijgt men een indruk van de baan van de planeet (links). De sterkte van het signaal van de planeet  geeft informatie over de hoeveelheid verschillende gassen in de atmosfeer. Credit: Smith / M. Line / S. Selkirk / ASU.

Met behulp van de Immersion GRating INfrared Spectrometer (IGRINS) verbonden aan die telescoop was men in staat om van enkele gassen in de atmosfeer van de planeet hun ‘abundantie’ te weten te komen, de relatieve hoeveelheid van die gassen. Dat lukte voor water en koolmonoxide. Die hoeveelheden blijken ongeveer gelijk te zijn aan die van de ster, WASP-77A. Hier is het vakartikel over de waarnemingen aan WASP-77Ab, verschenen in Nature. Bron: Phys.org

Stoppen met ruimtereizen vanwege virussen op exoplaneten?

Biologische contaminatie door ruimtereizen is momenteel een even aktueel als omstreden ruimtevaartthema. Meerdere scenario’s zijn denkbaar maar astrobioloog Paul Davies, bekend vanwege vele publieke optredens, liet zich recent uit over een, zeg maar ‘curiosity kills the cat’ scenario, het aantreffen van virussen op andere (exo)-planeten. Moeten we ons daar, hoewel voorlopig nog ver in de toekomst, zorgen om maken bij het afreizen naar diverse kosmische bestemmingen? Hieronder volgt de mening van professor Davies m.b.t. het aantreffen van virussen en ander microbieel leven elders in de kosmos.

Impressie van een hyceaanse planeet. Credit: Amanda Smith

Wat betreft biologische contaminatie m.b.t. ruimtevaart en -reizen is er enerzijds het scenario denkbaar van een alien microbe die zich, al meereizend met een ruimteschip, totaal ongehinderd kan nestelen op onze bescheiden planeet voor onbepaalde duur. Anderzijds is er het ‘omgekeerde’ scenario, een raket die, afgeschoten vanaf de aarde, de maan of Mars gaat besmetten met aardse micro-organismen en met alle, vooralsnog onbekende, gevolgen van dien. Het eerste scenario is bijvoorbeeld uitgewerkt in het bekende boek van Michael Crichton ‘The Andromeda Strain’, het tweede scenario wordt sinds jaar en dag ook uiterst grondig bestudeerd. De afgelopen decennia zijn er talloze (astro)-biologische onderzoeken geweest, variërend van microben-onderzoek op het ISS tot het microbieel leven op Venus, enz. en talloos zijn de hits met de zoektermen ‘interplanetary contamination’, o.a. zie hier, over het gevaar van de besmetting van de maan. Astrobioloog en kosmoloog Paul Davies van de Arizona State University, tevens directeur van het Beyond Center for Fundamental Concepts in Science gaat nog een stap verder. Davies heeft zich recent stellig uitgelaten over een mogelijk aantreffen van virussen op andere werelden, meer specifiek op exoplaneten. Davies beroept zich daarbij onder meer op een studie van eind augustus j.l. die uitwees dat er snel, mogelijk al over 2 à 3 jaar, op exoplaneten leven ontdekt gaat worden. Alsmede stipt Davies in dit kader de onderzoeken naar het HGT (horizontal gene transfer) aan, de rol van virussen in horizontale genoverdracht.

K2-18b exoplaneet ‘superaarde’Credits; NASA/ESA/Hubble

Davies verwijst in zijn betoog m.b.t. virussen en exoplaneten, naar onderstaand onderzoek, samengevat in o.a. dit uitgebreid artikel in The Guardian, ik citeer: “Biosignaturen buiten ons zonnestelsel kunnen binnen 2 à 3 jaar worden gedetecteerd, aldus experts na een heroverweging van mogelijk bewoonbare exoplaneten. Onderzoekers zochten vooreerst naar planeten met een vergelijkbare grootte, massa, temperatuur en atmosferische samenstelling als de aarde. Maar een team astronomen van Cambridge identificeerden een nieuwe klasse van bewoonbare exoplaneten, hycean-planeten genaamd – heet, bedekt met oceaan en met waterstofrijke atmosferen – die talrijker en waarneembaar zijn dan aardachtige planeten. De K2-18b, is er zo een. “Hyceanen zijn in feite waterwerelden met een waterstofrijke atmosfeer”, aldus dr. Nikku Madhusudha, en stelt: “Wij menen dat we binnen twee tot drie jaar de eerste biosignatuurdetectie kunnen zien als deze planeten leven herbergen en de James Webb telescoop zou hierbij kunnen assisteren.” Hier de link naar het wetenschappelijk artikel in The Astrophysical Journal.

Virus is een onlosmakelijk deel van het ‘web van leven’
Met de recente Covid-uitbraak is het thema van biologische besmetting actueler dan ooit, ook op het ISS. ‘Cancel NASA’ schreef een journalist recent op een technieuwssite. De levens van veel aardbewoners zijn flink veranderd de afgelopen tijd en, wie weet, aldus Davies, zijn er zelfs mensen die zover gaan dat ze willen emigreren naar elders, misschien zelfs naar elders in de kosmos, weg van deze planeet. Davies erkent dat buitenaards leven zich in een geheel scala aan vormen kan aandienen, van humanoïde robots tot microben, Davis is er, in het laatstgenoemde scenario stellig van overtuigd dat er zich een breed scala aan microben en andere microscopische agentia nodig zouden zijn om het leven, zoals wij dat kennen, als geheel te ondersteunen. En het lijkt erop, aldus Davies, dat virussen – of iets dat een vergelijkbare rol vervult – een onlosmakelijk verwoven onderdeel zijn in dit web van levensondersteunende microbiële agentia. Davies: “Virussen maken eigenlijk deel uit van het web van het leven, en ik zou verwachten dat als je microbieel leven op een andere planeet hebt, je zeker de volledige complexiteit en robuustheid nodig zult hebben die gepaard gaat met het kunnen uitwisselen van genetische informatie.” Hij vervolgt: “Virussen kunnen worden gezien als mobiele, genetische elementen.” Davis duidt dan op het verschijnsel ‘HGT’, en een aantal studies heeft inderdaad gesuggereerd dat genetisch materiaal van virussen in het genoom van mensen en andere dieren is opgenomen door dit proces van horizontale genoverdracht. Volgens Davies is het belang van microben in dit ‘grote web van leven’ weliswaar bekend, maar wordt de rol van virussen hierin minder algemeen erkend, maar stelt dat, mocht er cellulair leven zijn op andere werelden, virussen – of iets soortgelijk – waarschijnlijk zouden bestaan voor genetische informatie overdracht. 

concept ‘multi-purpose deep space’ ruimteschip Credits; NASA

Davies meent dat buitenaards leven alles behalve homogeen van aard is, en stelt: “Ik denk niet dat het een kwestie is van ‘ik-ga-naar-een-andere-planeet-en-kom-daar-één-type-microbe-tegen’. Ik denk dat het een heel ecosysteem moet zijn.”  Het idee van virussen op explaneten is geen reden voor paniek, aldus Davies, en vertelt: “De gevaarlijke virussen zijn degenen die zeer nauw zijn aangepast aan hun gastheren. En als er een echt buitenaards virus bestaat, is de kans groot dat het niet in de verste verte gevaarlijk is.” De opmerkingen van Davies om meer te kijken naar een ecosysteem als geheel m.b.t. exoplanetair leven geldt ook in het scenario van mensen die andere planeten willen koloniseren. Davies: “De meeste mensen denken in de trant van, ja, we zouden een heel groot ruimtevaartuig moeten hebben, en dan dingen recyclen voor de zeer lange reis, en dan alle technologie die je nodig hebt meenemen,” echter, aldus Davies, “Eigenlijk is het allerlastigste van het probleem van ultralang ruimtereizen, wat de ‘microbiologie’ is wat je mee zou moeten nemen –  het heeft geen zin om gewoon een paar varkens en aardappelen en dat soort dingen te nemen en te hopen dat als je aan de andere kant komt, het allemaal geweldig en zelfvoorzienend zal zijn.

Virussen en positieve eigenschappen voor het leven
Hoewel door Covid veel mensen inmiddels een niet zo positief beeld van virussen heeft gegeven, meldt Davies dat virussen lang niet allemaal slecht zijn en stelt: “In feite zijn ze meestal goed.” Naast hun positieve rol kunnen virussen die bacteriën infecteren – bekend als fagen – helpen om bacteriële populaties onder controle te houden, terwijl virussen ook in verband zijn gebracht met tal van andere belangrijke processen, van het helpen van planten om te overleven in extreem hete bodems tot het beïnvloeden van biogeochemische cycli. En, zoals Davies opmerkt, kan een aanzienlijk deel van het menselijk genoom overblijfselen zijn van oude virussen. ” We horen over het microbioom in ons, en er is een planetair microbioom”, aldus Davies, en gezien deze fundamentele rol onderschrijft hij dus ook de hypothese dat, mochten er virussen in in andere uithoeken van het universum bestaan, dit niet zeer zorgwekkend zou moeten zijn.  Zelfs mensen zouden kunnen zijn verschenen dankzij overblijfselen van oude virussen, betoogt de wetenschapper. ” Laatstgenoemde nog eens onderstreept door recent onderzoek, ik citeer uit dit BBC artikeL getiteld ‘What is all viruses disappeared?’: “De overgrote meerderheid van virussen is niet pathogeen voor de mens, en velen spelen een integrale rol bij het ondersteunen van ecosystemen. Anderen houden de gezondheid van individuele organismen in stand – alles van schimmels en planten tot insecten en mensen. “We leven in evenwicht, in een perfect evenwicht, en virussen maken daar deel van uit,” vertelt Susana Lopez Charretón, viroloog aan de Nationale Autonome Universiteit van Mexico. Tony Goldberg , een epidemioloog aan de Universiteit van Wisconsin-Madison stelt: “Ik denk dat als alle virussen plotseling zouden verdwijnen, de wereld ongeveer anderhalve dag een prachtige plek is, en dan zouden we allemaal sterven – dat is de bottom line.” Bronnen: The Guardian, Nature, BBC, UArizona, NASA

Mogelijk heeft men met Chandra een planeet in een ander sterrenstelsel gezien, in de Draaikolknevel (M51)

X-ray: NASA/CXC/SAO/R. DiStefano, et al.; Optical: NASA/ESA/STScI/Grendler; Illustration: NASA/CXC/M.Weiss

We kennen inmiddels al meer dan 4500 exoplaneten, ontdekt én bevestigd. Maar die zijn allemaal te vinden in ons eigen Melkwegstelsel. Maar nu is er wellicht ook eentje ontdekt buiten de Melkweg (ik had het er eerlijk gezegd in september vorig jaar ook al over, maar dit terzijde)! Sterrenkundigen hebben namelijk mogelijk een exoplaneet ontdekt in een ander sterrenstelsel, de bekende Draaikolknevel (M51) in het noordelijke sterrenbeeld Jachthonden, net onder de steelpan van de Grote Beer. Dat stelsel ligt 28 miljoen lichtjaar van ons vandaan, dus véél verder weg dan de exoplaneten die we kennen, die allemaal binnen een straal van enkele tienduizenden lichtjaren gevonden zijn. Dat ze die mogelijke (kandidaat-)planeet hebben gezien komt door een gebeurtenis die ook is gebruikt voor de nabije exoplaneten: als zo’n planeet voor z’n ster langsschuift dan dimt ‘ie een beetje het licht van de ster en als dat periodiek gebeurt weet je dat er regelmatig iets tussen ons en de ster voorbij schuift, een planeet. Alleen in het geval van M51 lukt dat niet met transities met gewone sterren, want op zo’n grote afstand is de dip in de lichtcurve te klein.

Credit: NASA/CXC/M. Weiss

Maar niet met M51-ULS-1, een bekende bron van röntgenstraling, afkomstig van een binair systeem, een zwart gat of neutronenster waar een gewone ster omheen draait. Met de Chandra röntgentelescoop houden ze M51-ULS-1 in de gaten en daarmee zagen ze op 20 september 2012 een dip in de hoeveelheid röntgenstraling, een dip die drie uur duurde. Rosanne Di Stefano (Center for Astrophysics in Cambridge, Massachusetts) en haar team denken nu dat de dip mogelijk veroorzaakt is door een planeet die toen net voorbij het zwarte gat of de neutronenster voorbij schoof, een planeet ongeveer ter grootte van Saturnus, genaamd M51-ULS-1b. Zekerheid dat het een planeet is hebben ze niet, want de dip in de lichtcurve is nog maar eén keer gezien, dus er is nog geen sprake van periodiciteit én het zou ook kunnen gaan om een gas- of stofwolk die voor het binaire systeem langs schoof.

Waarnemingen aan M51. Credit: arXiv:2009.08987 [astro-ph.HE]

In 2009 was er overigens ook al eens een claim op een exoplaneet ontdekt in een ander sterrenstelsel, dat was in M31 via een andere gebeurtenis van microzwaartekrachtlenzing, maar daar heb ik daarna nooit meer iets gehoord, dus die ontdekking zal denk ik niet bevestigd zijn.

Hier het vakartikel over de waarneming aan M51-ULS-1. Bron: Chandra.

Heel jonge exoplaneet ontdekt die ook nog eens direct te zien is

Links van de (afgedekte) ster 2M0437 staat 2M0437b. Credit: Subaru Telescope and Gaidos, et al. (2021)

Een internationaal team van sterrenkundigen, onder aanvoering van de Universiteit van Hawaï, heeft een exoplaneet ontdekt die niet alelen heel jong is, maar die ook nog eens direct zichtbaar is. Er zijn al meer dan 4500 exoplaneten ontdekt, maar slechts een handvol daarvan kan direct gezien worden, het overgrote deel is alleen indirect zichtbaar via transities voor de ster langs of het wiebelen van de ster door aantrekking van de planeet. 2M0437b zoals de exoplaneet in kwestie heet kan direct waargenomen worden, nou ja met de grote Subaru Telescoop en de Keck telescoop op het eiland Maunakea op Hawaï weliswaar. 2M0437b werd al in 2018 ontdekt en het kostte de sterrenkundigen vervolgens drie jaar om te zien of ‘ie daadwerkelijk om de ster 2M0437 draait of dat het iets op de achtergrond is. Het eerste bleek het geval te zijn, nmet behulp van de grote telescopen, de techniek van de adaptieve optiek en de heldere lichten boven Maunakea slaagde men er in om de baan van 2M0437b om z’n ster te volgen. 2M0437 is een ster die deel uit maakt van de zogeheten Taurus wolk, een kraamkamer van jonge sterren (zie foto hieronder).

Credit: NASA

De planeet is een paar keer groter dan Jupiter en hij is slechts een paar miljoen jaar oud, net als de ster waar hij omheen draait – piepjong in astronomische termen. 2M0437b staat zo’n 100 Astronomische Eenheid (AE) van z’n ster vandaan, dat is honderd keer de afstand aarde-zon (149 miljoen km). Door die grote afstand en de grootte van de planeet kan men ‘m op aarde direct waarnemen. 2M0437b is nog zo jong dan hij nog de warmte heeft van de energie die vrij komt na zijn ontstaan: de temperatuur op 2M0437b is er ongeveer net zo hoog als die van het lava dat uit de vulkanen op Hawaï stroomt. Hier het vakartikel over de ontdekking van de jonge exoplaneet.  Bron: Phys.org.

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.

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.

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.