Microlenzen gezien door Kepler-K2 wijzen op populatie van vrij rondzwervende planeten

Impressie van een vrij rondzwervende planeet in de Melkweg. Credit
A. Stelter / Wikimedia Commons

Sterrenkundigen van de Universiteit van Manchester hebben bewijs gevonden voor het bestaan van een populatie van vrij rondzwervende planeten, dat zijn planeten die vrij bewegen in de Melkweg zonder dat er een ster in hun buurt is (Engels: ‘free floating planets’, soms ook wel ‘rogue planets’ genoemd). Iain McDonald en z’n team maakten voor hun onderzoek gebruik van gegevens die in 2016 werden verzameld door de Kepler ruimtetelescoop van de NASA, die toen aan z’n tweede missie bezig was, de K2 missie genaamd. Gedurende twee maanden werd toen door Kepler ieder half uur gekeken naar miljoenen sterren die in de richting staan van het Melkwegcentrum, het dichtst bevolkte gebied in de Melkweg van sterren. Dat deed men om zwaartekracht-microlenzen op te sporen: als er een planeet gezien vanaf de aarde gedurende korte periode precies voor één van die vele sterren langsschuift dan veroorzaakt de massa van de planeet een afbuiging van de ruimte en dat zorgt voor kromming van het pad van het licht van de erachter liggende ster én versterking van de lichtkracht, zoals op de afbeelding hieronder geschetst. Die zwaartekrachtlenzen werden meer dan honderd jaar geleden voor het eerst voorspeld door Albert Einstein op grond van zijn Algemene Relativiteitstheorie.

Credit: NASA

In totaal werden 27 microlenzen gevonden in de door Kepler verzamelde gegevens, met een duur tussen 1 uur en 10 dagen. Er zaten vier gevallen tussen met korte duur, die wijzen op planeten ter grootte van de aarde, die de microlens veroorzaakten. Zouden de planeten om een ster draaien, dan zou die ster zich ook verraden door een afbuiging van het sterlicht, maar die extra afbuiging werd niet gevonden. Vandaar dat men denkt gestuit te zijn op een populatie van vrij rondzwervende planeten in het Melkwegstelsel. Ze zullen vroeger wel bij een ster behoort hebben, maar zijn daar door zwaartekrachtwerking door de ster of andere planeten weggeslingerd. Kepler was feitelijk niet ontworpen en gebouwd om microlens-gebeurtenissen waar te nemen. Vandaar dat men allerlei nieuwe technieken moest hanteren om in de gegevens van Kepler-K2 daadwerkelijke signalen van microlenzen te scheiden van ruis. Dat was alsof men met een mobiele telefoon op een snelweg ’s avonds met alle rondrijdende verkeer een vuurvliegje wilde waarnemen, aldus waarneemleider McDonald.

Hier het vakartikel, dat zal verschijnen in de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Bron: Royal Astronomical Society.

Astronomen vinden zwerfplaneet met enorm krachtig magnetisch veld

Caltech/Chuck Carter; NRAO/AUI/NS

Astronomen hebben het enorm sterke magnetische veld in kaart gebracht van een zogenaamde zwerfplaneet – een planeet die eenzaam zonder moederster door het heelal beweegt. Het magnetische veld in kwestie is maar liefst 4 miljoen keer sterker dan de aardse variant. Uit de waarnemingen blijkt ook dat de zwerfplaneet enorm heldere aurora’s moet hebben – vergelijkbaar met het noorderlicht op aarde, maar dan veel krachtiger.

De planeet in kwestie gaat door het leven als SIMP J01365663+0933473 (SIMP voor vrienden) en staat op een afstand van ongeveer 20 lichtjaar vanaf de aarde. Aanvankelijk dacht men dat het om een bruine dwerg zou gaan, een mislukte ster met onvoldoende massa voor waterstoffusie. De massa van het object blijkt echter 12,7 keer die van Jupiter te bedragen en hiermee is het object officieel een planeet (de scheidingslijn tussen de twee soorten objecten bedraagt 13 Jupitermassa’s).

De waarnemingen in kwestie zijn de eerste radio-observaties die verricht zijn bij een planeet buiten het zonnestelsel en het is ook de eerste keer dat wetenschappers het magnetische veld van zo’n object in kaart gebracht hebben. Overigens is SIMP ondanks het feit dat deze niet om een ster draait behoorlijk heet – zo’n 825 graden Celsius aan de wolkentoppen. Deze warmte is overgebleven van het ontstaan van de verre wereld, in kosmische termen niet superlang geleden – naar schatting is de zwerfplaneet zo’n 200 miljoen jaar oud.

Het magnetische veld van SIMP is onverwacht krachtig – zelfs het enorm sterke magnetisme van Jupiter, dat 20.000 keer sterker is dan op aarde, verbleekt hierbij. Het feit dat men ook aanwijzingen heeft gevonden voor aurora’s bij SIMP betekent nog iets bijzonders. Op aarde worden de aurora’s veroorzaakt doordat elektrisch geladen deeltjes van de zon worden ingevangen door het magnetische veld en aan de polen in botsing komen met luchtdeeltjes.

Op Jupiter zijn de aurora’s veel krachtiger en dat komt doordat deze vooral worden veroorzaakt door deeltjes die worden uitgestoten door zijn vulkanische maan Io. Waarschijnlijk is bij SIMP iets soortgelijks aan de hand en dat betekent dat deze net-niet bruine dwerg een maan moet hebben!

Samengevat is SIMP een enorme exoplaneet zonder ster en mét een maan, die getooid door prachtige aurora’s door de Melkweg zwerft. Maar wat betekent deze ontdekking? Wel, het levert nieuwe inzichten in de achterliggende machanismes van magnetische dynamo’s die werkzaam zijn voorbij het zonnestelsel. Bovendien betekent het feit dat we radiosignalen kunnen opvangen van deze wereld dat we een nieuwe manier hebben om exoplaneten te detecteren, inclusief de schimmige zwerfplaneten die zonder moederster bewegen.

P.S. ik wil persoonlijk even van de gelegenheid gebruik maken om alle bezoekers en mede-auteurs een prettig uiteinde te wensen van het jaar 2020, en laten we hopen op een meer voorspoedig verloop van 2021 😉

Edit: nadat ik het hele stukje had getypt blijkt het om een nieuwsbericht te gaan uit 2018. Oeps! Vind het nu zonde van de tijd om ‘m niét te plaatsen 😛

Ronddolende planeet ter grootte van de aarde ontdekt in de Melkweg

Credit: University of Warsaw Astronomical Observatory

Rogue planets worden ze genoemd in het Engels, ronddolende planeten. Normaal gesproken draaien planeten altijd rond een ster, zoals de aarde en zeven andere planeten dat doen rond Sol, de zon, onze ster. Maar ronddolende planeten zijn zwervers, ze vliegen door de Melkweg zónder dat ze om een ster draaien. De laatste van die merkwaardige zwervers is OGLE-2016-BLG-1928, genoemd naar het Poolse project waarmee die ontdekt is, OGLE, dat staat voor ‘The Optical Gravitational Lensing Experiment’. Dat project is gestart in 1992 en het probeert exoplaneten op te sporen door te kijken naar gravitationele microlenzen. Als zo’n planeet gezien vanaf de aarde exact voor een ster langs schuift dan buigt ‘ie gedurende korte tijd het licht van de ster even af, hetgeen een lenseffect met zich meebrengt (zie afbeelding hierboven). De kans dat je dat vanaf de aarde ziet is erg klein, maar door de lichtkracht van miljoenen sterren tegelijk in de gaten te houden kan je zo af en toe zo’n microlensing event meemaken. De sterren worden continu in de gaten gehouden met de 1,3 meter telescoop van de Universiteit van Warschau, die deel uitmaakt van het Las Campanas Observatorium in Chili. Daarmee zagen ze de gebeurtenis van de microlens van OGLE-2016-BLG-1928, die in totaal 42 minuten duurde. De sterrenkundigen hebben uit de gegevens afgeleid dat het een planeet betreft die kleiner dan de aarde is, dus maatje Mars ongeveer. En daarmee is het de kleinste zwervende planeet in het melkwegstelsel die nu bekend is.

Hier het vakartikel over de ontdekking van OGLE-2016-BLG-1928, te verschijnen in Astrophysical Journal Letters.

Bron: Eurekalert.

De Kepler-ruimtetelescoop gaat speuren naar verweesde planeten

Astronomen hebben inmiddels talloze planeten buiten het zonnestelsel ontdekt, ook wel exoplaneten genoemd. De teller staat inmiddels op 5000 detecties (inclusief onbevestigde kandidaat-planeten), naast de acht planeten die ons zonnestelsel hun thuis noemen.

Veel

Wat zijn zwerfplaneten eigenlijk?

Globuletten in de Carinanevel. Credit: Canada-France-Hawaii Telescope / 2003 and ESO/M. Mäkelä

Een zwerfplaneet is een object ter grootte van een planeet, dat niet om een ster draait. In plaats daarvan bewegen deze ‘planeten’ gewoon rondom de kern van de Melkweg, net zoals sterren dat doen. Hun bestaan wordt al lange tijd vermoed, maar omdat ze bijzonder koud en lichtzwak zijn, zijn ze lastig te observeren.In 2011 veranderde dit echter. Een groep onderzoekers was bezig met het observeren van zo’n 50 miljoen sterren, om te zoeken naar dingen die microlenzen genoemd worden. Hierbij wordt het licht van een vergelegen ster versterkt door de zwaartekracht van een nabije ster – mits de twee precies op één lijn staan. Zodra je een microlens ziet, kun je berekenen hoezeer het verder gelegen licht versterkt wordt. Dit vertelt je dan weer de massa van het voorgrondobject. Snap je ‘m?  😉

Goed, het onderzoeksteam wist 400 microlenzen vast te leggen en tien daarvan….waren niet het gevolg van een ster! In plaats daarvan worden Jupiterachtige gasplaneten in de interstellaire ruimte als meest waarschijnlijke “boosdoeners” beschouwd. Aan de hand van de waarnemingen schatten de onderzoekers het totale aantal zwerfplaneten op 200 tot 800 miljard….en da’s alleen in onze Melkweg! Goed, zwerfplaneten bestaan dus, en ze lijken algemeen te zijn. Maar waarom noem je die dingen eigenlijk “planeten”? Immers, planetoïden zijn objecten ter grootte van een maan, die niet om planeten draaien, maar om de zon. Toch zal niemand deze ruimtestenen “zwerfmanen” gaan noemen, toch?De crux zit ‘m in het feit dat zwerfplaneten geacht worden om “gewoon” bij een andere ster te zijn ontstaan. Vervolgens zijn ze weggeslingerd, bijvoorbeeld als gevolg van een bijna-botsing met een andere planeet. Deze weggeslingerde planeten zijn dan gedoemd om eeuwig moederziel alleen rond te zweven. Maar klopt dat beeld wel?Bij een recent onderzoek heeft men gekeken naar zogenaamde globuletten – een soort van Bokglobules (zie deze astroblog) maar dan veel kleiner. Deze wolken hebben een massa van ongeveer tien Jupiters en hebben een bijzonder hoge dichtheid. Dat betekent dat binnen deze wolken het gas is beginnen samen te trekken. Sterren ontstaan op soortgelijke wijze, met het verschil dat de beschikbare hoeveelheid materie in globuletten veel te weinig is om een ster te “bouwen”. Maar een Jupiterachtige gasplaneet: geen probleem!

Artistieke weergave van een zwerfplaneet….of is het een sub-bruine dwerg? 😛

Bovendien blijken sommige globuletten een enorm hoge eigenbeweging te hebben, met gemeten snelheden tot 80.000 km/u. Dat betekent dat deze globuletten aan de zwaartekracht van hun buren kunnen ontsnappen en zich werkelijk kunnen ontwikkelen tot een “vrij” object. Zwerfplaneten hebben in sommige gevallen dus never nooit rondom een ster gedraaid. Maar gaat het hierbij wel om “planeten”? Wie het weet mag het zeggen.Overigens heeft de Internationale Astronomische Unie (IAU) een naam bedacht voor zwerfplaneten die als een soort ster geboren zijn, en nooit om een andere ster gedraaid hebben: sub-bruine dwergen. Maar goed, als je een zwerfplaneet c.q. sub-bruine dwerg tegen het lijf loopt, is het bijna niet te zeggen hoe deze ontstaan zijn. Met andere woorden: “echte” zwerfplaneten en sub-bruine dwergen zijn niet van elkaar te onderscheiden. De verwarring zal dus nog wel even voortduren. Bron: One Universe at a Time.