Voor hete Jupiter TOI-2109b duurt een jaar slechts 16 uren

Impressie van een hete Jupiter dicht bij z’n ster. Credit: NASA, ESA and G. Bacon

Er zijn al meer dan vierduizend exoplaneten bekend en daarvan vormt zo’n tien procent een groep van grote hete gasreuzen, ook wel ‘hete Jupiters’ genoemd. Jupiter in ons zonnestelsel is een koude gasreus, omdat hij door z’n grote afstand tot de zon weinig warmte ontvangt en daarom koud is. Maar die hete Jupiters draaien in minder dan 10 dagen om hun ster (Jupiter doet er 12 jaar over) en dat komt omdat ze zeer dichtbij staan en daardoor bloedstollend heet zijn. Sterrenkundigen hebben nu met NASA’s Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) zo’n hete Jupiter ontdekt die een record verbroken heeft. TOI-2109b draait in slechts 16 uren om TOI-2109, een ster die op 855 lichtjaar afstand staat in het sterrenbeeld Hercules. Hieronder zie je de periodieke dipjes in de lichtcurve van de ster, waargenomen met TESS. Om de 16 uur trekt de planeet voor de ster langs, een zogeheten transitie.

Credit: I.Wong et al.

TOI-2109b staat slechts 2,4 miljoen km van zijn moederster, veel dichterbij dan Mercurius van de zon verwijderd is (58 miljoen km om precies te zijn). Dat zorgt er voor dat het op TOI-2109b ziedend heet is: zo’n 3500 K aan het oppervlak. Dat maakt TOI-2109b tot de op één na heetste planeet die we kennen. Dat wil zeggen: aan de verlichte kant. TOI-2109b is namelijk ’tidal locked’ zoals dat heet, hij kijkt altijd met dezelfde kant naar de ster, zoals de maan altijd met dezelfde kant naar de aarde kijkt. Het zou dus kunnen dat de niet verlichte kant van TOI-2109b koud is, ehhh… of minder heet. De planeet is ongeveer vijf keer zo zwaar en 35% groter als Jupiter. De ster als TOI-2109 is half zo zwaar en groot als de zon. Uit de waarnemingen blijkt dat TOI-2109b langzaam maar zeker naar z’n ster spiraliseert en wel met een tempo van 10 tot 750 milliseconden per jaar. Dat betekent dat over pakweg 10 miljoen jaar de planeet verzwolgen zal zijn door zijn ster. Hier het vakartikel over de hete Jupiter, verschenen in the Astronomical Journal. Bron: MIT.

Het blijft lastig om te bepalen of Proxima Centauri b leefbaar is

Artistieke weergave van de planeet die rond Proxima Centauri draait. Credit: © ESO/M. Kornmesser.

We weten al sinds enkele jaren van het bestaan van Proxima Centauri b, kortweg Proxima b, een op de aarde lijkende exoplaneet die zich bevindt in de leefbare zone (Engels: Habitable Zone, HZ – waar vloeibaar water kan bestaan) van zijn moederster, Proxima Centauri, een grillige M-type rode dwerg, slechts 4,24 lichtjaar van de aarde. Dat Proxima b de meest nabije exoplaneet is die we kennen én dat ‘ie een aardachtige planeet is in de HZ-zone maakt het dé kandidaat om te onderzoeken of daar mogelijk leven is. Probleem is echter dat je dat pas kunt zien als je de atmosfeer van de planeet goed kunt zien en analyseren, zodat je ziet welke chemische samenstelling hij heeft en of daar wellicht biomarkers in zitten, signalen van primitief leven. Maar wat blijkt nu: die atmosfeer kunnen we helaas niet zien, omdat gezien vanaf de aarde de planeet niet voor de ster langs schuift, aldus dit vakartikel, dat geschreven is door een team onder leiding van Emily A. Gilbert (Universiteit van Chicago). Proxima b is dan ook niet ontdekt met de transitiemethode, waarbij de passage voor de ster langs zorgt voor een tijdelijke en periodieke dip in de lichtcurve van de ster, maar door de wiebelmethode, waarbij de ster periodiek iets wiebelt door de aantrekkingskracht van de planeet, hetgeen zichtbaar is in een Dopplerverschuiving in de spectrale lijnen van de ster. Daaruit kwam eerder al naar voren dat Proxima b tussen de 1,24 en 2,06 aardmassa’s zwaar is, z’n straal is tussen 0,68 en 2,5 aardstralen.

Credit: NAOJ

Gilbert en haar team hebben gebruik gemaakt van gegevens van de Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) van de NASA, die tussen 2019 en 2021 regelmatig naar Proxima b keek en daar kwam uit naar voren dat gezien vanaf de aarde de planeet geen transitie voor de ster langs maakt (hetgeen ze in 2016 ook al vreesden). Daardoor kunnen de sterrenkundigen de atmosfeer van Proxima b niet zien en ook niet meten welke samenstelling die heeft – dat is alleen mogelijk als de planeet voor de ter langs beweegt en het licht van de ster door zijn atmosfeer heen schijnt (zie de afbeelding hierboven). Nou hoeft dit niet te betekenen dat we nooit te weten komen of er wel of geen leven op Proxima b is. We zouden er naarf toe kunnen gaan met een directe missie, hetgeen het doel is van de as Breakthrough Starshot missie (maar het resultaat daarvan zal nog héél lang duren), maar het zou ook kunnen dat we komende jaren met grotere telescopen, zoals de JWST, de planeet en diens atmosfeer direct kunnen waarnemen en meten. Bron: Universe Today.

Hubble geeft ons een goede blik op de vroege fasen van een supernova

Credit: NASA, ESA, Ryan Foley (UC Santa Cruz), Joseph DePasquale (STScI)

Sterrenkundigen zijn er in geslaagd om met de Hubble ruimtetelescoop een ongeëvenaarde blik te werpen op de vroegste fasen van een supernova. Het gaat om de supernova genaamd SN 2020fqvm, die plaatsvond in de Vlinderstelsels, een tweetal sterrenstelsels (NGC 4567 en 4568) die sterk via de zwaartekracht met elkaar reageren (zie de foto hierboven). De stelsels bevinden zich op 60 miljoen lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Maagd. De supernova werd in april 2020 ontdekt met de Zwicky Transient Facility verbonden aan het Palomar Observatorium in San Diego, Californië. Kort daarop werd hij ook waargenomen met de Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), een satelliet van de NASA die eigenlijk bedoeld is om exoplaneten waar te nemen. Ook werd direct de Hubble ruimtetelescoop ingezet om de supernova te bekijken, slechts enkele uren na de eerste detectie van de supernova. Op archiefbeelden gemaakt met Hubble kon men zien dat de ster die als supernova uitbarstte eerder al materiaal had uitgeworpen. Dankzij de waarnemingen met een veelheid aan instrumenten waren Samaporn Tinyanont zijn zijn team in staat om heel veel te weten te komen over SN 2020fqvm, die ze beschouwen als de Steen van Rosetta van de supernovae. Men was in staat dankzij de uitgebreide waarnemingen op maar liefst drie verschillende manieren de massa te bepalen van de progenitor, die ster die explodeerde, die zo’n 14 tot 15 keer de massa van de zon bleek te zijn. Dankzij waarnemingen zoals aan deze supernova wil men komen tot een soort van waarschuwingssysteem, om te kunnen zien aan de hand van signalen welke sterren op het punt staan om te exploderen. Hier het vakartikel over de waarnemingen aan SN 2020fqvm, verschenen in de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Bron: Phys.org.

Supervlammen van rode dwergen zijn minder schadelijk voor exoplaneten dan gedacht

Impressie van een exoplaneet bij een rode dwergster, die een supervlam produceert. Credit: AIP/ J. Fohlmeister

Er is maar één planeet in het heelal waarvan we weten dat er leven is en dat is de aarde. Die draait om de zon, een gele dwergster. De meeste sterren in het heelal zijn echter rode dwergsterren – ze vormen pakweg 75% van alle sterren in de Melkweg – en daar hebben de sterrenkundigen heel veel exoplaneten bij ontdekt, ook aardachtige exoplaneten die zich in de leefbare zone van hun ster bevinden. Rode dwergsterren zijn koeler dan gele dwergsterren en dat betekent dat exoplaneten dichter bij hun ster moeten staan om leefbaar te zijn, in een regio waar water in vloeibare vorm kan bestaan. Maar da’s dan ook meteen wat rode dwergen zo tricky maakt, want het zijn sterren met een impulsief karakter, die grote supervlammen de ruimte in kunnen spuwen, die exoplaneten op korte afstand onleefbaar kunnen maken. Gele dwergsterren kunnen ook wel sterke zonnevlammen produceren, zoals de zon in 1859 deed bij de Carrington-gebeurtenis, maar de aarde staat een stuk verder weg dan leefbare planeten bij rode dwergen én de aarde wordt goed beschermd door z’n magnetische veld. Exoplaneten bij rode dwergen zouden door de supervlammen hun astmosfeer kunnen kwijtraken en eventueel leven op die planeten zou vervolgens door de sterke UV-straling vernietigd worden. Tenminste, dat dacht men tot voor kort. Maar wat blijkt nu: sterrenkundigen van het Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam (AIP) hebben samen met collega’s in de VS en Spanje met behulp van NASA’s Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) supervlammen van rode dwerg bestudeerd. Ekaterina Ilin en haar team hadden een methode bedacht waarmee ze kunnen nagaan wáár op de ster de supervlammen precies worden geproduceerd en de ruimte in schieten. Bij de zon is dat vooral in het equatoriale vlak, in de streken rondom de evenaar van de zon. Maar bij rode dwergen blijken de supervlammen vooral bij de polen te worden geproduceerd. Van de 3000 onderzochtte rode dwergsterren in de TESS data bleken er vier te zijn die geschikt waren voor de nieuwe methode en bij alle vier traden de supervlammen op boven een breedtegraad van 55° – bij de zon is het meestal ónder de 30°. En dat maakt dat exoplaneten bij rode dwergsterren minder kwetsbaar zijn voor de supervlammen van hun grillige moederster, mits ze uiteraard draaien in het baanvlak dat evenwijdig is aan de evenaar van de ster. Hier het vakartikel over de waarnemingen aan de supervlammen bij rode dwergsterren, verschenen in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Bron: AIP.

Runaway ster LP 40-365 roteert eens per 9 uur

Impressie van een witte dwerg, die materie van een andere ster aantrekt. Credit: Caltech/Zwicky Transient Facility.

Over de ster LP 40-365 hebben we vaker geblogd – zie deze en deze Astroblogs uit 2017 respectievelijk 2018. LP 40-365 is een runaway ster, een ster die met hoge snelheid (pakweg 500 km/s) door de Melkweg raast, met een enkele reis naar de buitengalactische regionen. Het is vermoedelijk een witte dwerg, een compacte ster van een zonsmassa zwaar in een volume zo groot als de aarde, en niet zo maar een witte dwerg, nee het is er eentje die een supernova-explosie overleeft heeft – dat is waar die twee vorige blogs over handelden. Maar nu staat de ster, die zo’n 2000 lichtjaar van ons verwijderd is en zeer veel metalen bevat (elementen zwaarder dan helium), opnieuw in de belangstelling. Twee sterrenkundigen – JJ Hermes en Odelia Putterman (Boston University) hebben de gegevens bekeken die verzameld zijn van LP 40-365 met de Hubble en Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) ruimtetelescopen en daaruit blijkt dat de ster periodiek verandert in helderheid. Kennelijk is er iets op het oppervlak dat periodiek te zien is en dat een andere lichtkracht heeft dan de rest van de witte dwerg. Het tweetal concludeert daaruit dat LP 40-365 eens per 8,9 uur roteert om z’n as. En dat is informatie die de sterrenkundigen weer kunnen gebruiken om te achterhalen wat er nou precies met LP 40-365 is gebeurd tijdens die supernova, die hij kennelijk overleeft heeft. Witte dwergen ondergaan zo’n thermonucleaire explosie als ze door toevoer van materie van een compagnon zwaarder worden dan de Limiet van Chandrasekhar (1,44 keer de massa van de zon). De vraag is wat die compagnon was in het geval van de supernova van LP 40-365, een gewone ster of een andere witte dwerg. Hermes en Putterman denken die laatste vraag nog niet beantwoord te hebben, maar wel denken ze te weten dat LP 40-365 het restant is van de witte dwerg die als supernova geëxplodeerd is. Ze baseren dat op de lage rotatiesnelheid die ze gemeten hebben. Hier het vakartikel over de waarnemingen aan LP 40-365, verschenen in The Astrophysical Journal Letters. Bron: Phys.org.

Cheops ontdekt dat ook de derde planeet bij nabije ster Nu2 Lupi transities meemaakt

Impressie van het systeem van Nu2 Lupi. Credit: ESA.

Met ESA’s Cheops (CHaracterising ExOPlanet Satellite) dachten ze bij de nabije ster Nu2 Lupi (kortweg ν2 Lup), op 48 lichtjaar afstand te vinden in het zuidelijke sterrenbeeld Wolf (Lupus), van twee exoplaneten die er omheen draaien transities te kunnen zien. Maar onverwacht bleek ook de derde planeet aldaar transities mee te maken, dat wil zeggen dat ze vanaf de aarde gezien voor hun ster langs schuiven, een planeetovergang dus. Op 12 september 2011 werd bekendgemaakt dat met de High Accuracy Radial velocity Planet Searcher (HARPS) verbonden aan een ESO 3,6-meter telescoop in Chili drie planeten bij Nu2 Lupi waren ontdekt, genaamd Nu2 Lupi b, c en d (de ster zelf heet Nu2 Lupi A). De ster is een oude zonachtige ster (leeftijd 12 miljard jaar) van spectraalklasse G en de drie planeten draaien er in 11,6, 27,6 en in 107,6 dagen respectievelijk omheen. Met NASA’s Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) werd kort daarna ontdekt dat Nu2 Lupi b en c transities meemaken. En nu blijkt ook Nu2 Lupi d ook transities mee te maken, iets dat eerder niet waarschijnlijk leek, vanwege de verhouding tussen afstand van ster en planeet en de diameters van  beiden.

De waarnemingen met Cheops laten zien dat Nu2 Lupi d zo’n 2,5 keer zo groot als de aarde is en dat z’n massa 8,8 keer zo groot is. Daarmee is het dus een Neptunus-achtige planeet, die omhuld is in een dikke atmosfeer van waterstof en helium. Vermoedelijk ziet Nu2 Lupi er ook zo uit, alleen Nu2 Lupi b is rotsachtig (zie afbeelding hieronder).

Infografiek over het Nu2 Lupi systeem. Credit: ESA; data: L. Delrez et al (2021)

Dat van alle drie de planeten transities waarneembaar zijn betekent dat hun omloopbanen vrijwel in hetzelfde vlak liggen. Het zou kunnen zijn dat er in het Nu2 Lupi ook planeten met ringen zijn. Hier het vakartikel over de waarnemingen aan Nu2 Lupi, verschenen in Nature Astronomy (hier de ArXiv versie). Hieronder tenslotte nog een artistieke impressie van het onderzoek door Cheops aan de drie planeten onder een hemel, die verlicht wordt door het sterrenbeeld Wolf.

Credit: ©François Schuiten and Laurent Durieux

Bron: Phys.org.

TESS ontdekt drie hete exoplaneten in een rivier van jonge sterren

Impressie van het TOI 451 systeem. Credit: NASA’s Goddard Space Flight CenterDownload high-resolution images from NASA’s Scientific Visualization Studio

Met NASA’s Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) is een drietal exoplaneten ontdekt bij een ster die deel uitmaakt van de Pisces-Eridanus stroom, een pas ontdekte ‘rivier’ van jonge sterren in de Melkweg, die met dezelfde snelheid allemaal dezelfde richting op gaan. TOI 451 heet de ster waar de drie planeten omheen draaien, met een geschatte leeftijd van 120 miljoen jaar, slechts 3% van de leeftijd van de zon. TOI 451 staat op 400 lichtjaar afstand van de aarde en TESS nam ‘m tussen oktober en december 2018 waar. Periodieke variaties in de lichtcurve leverden aanwijzingen op dat er drie exoplaneten om TOI 451 cirkelen. Aanvullende waarnemingen in 2019 en 2020 met NASA’s Spitzer IR ruimtetelescoop staafden de waarnemingen van TESS. De drie planeten zijn super-aardes, met een geschatte omvang tussen twee en vier keer die van de aarde (zie de afbeelding hierboven). Ze staan alle drie zeer dichtbij hun moederster en dat maakt ze heet, te heet om leven te bevatten. TOI 451 heeft vermoedelijk ook een stoffige planetoïdengordel, gelegen buiten de baan van TOI 451d, de buitenste planeet.

In geel de sterren die behoren tot de Pisces-Eridanus stroom. TOI 451 is omcirkeld. Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center

TOI 451, ook wel bekend als CD-38 1467, heeft een massa van 95% van die van de zon, maar is 12% kleiner en ook iets koeler. Hij straalt 35% minder energie uit dan de zon en met een rotatieperiode van 5,1 dagen draait ‘ie wel vijf keer sneller om z’n as dan de zon – typisch voor jonge sterren. TOI 451 b draait in slechts 1,9 dag één keer om de ster. Hij is 1,9 keer zo groot als de aarde en is ergens tussen twee en twaalf aardmassa’s zwaar. TOI 451 c draait in 9,2 dagen om de ster en is drie keer zo groot als de aarde en z’n massa ligt ergens tussen 3 en 16 aardmassa’s. De derde en grootste planeet tenslotte, TOI 451 d, draait in 16 dagen om de ster. Hij is vier keer zo groot als de aarde en z’n massa ligt tussen 4 en 19 aardmassa’s.

Archiefmateriaal van NASA’s Near-Earth Object Wide-Field Infrared Survey Explorer (NEOWISE), waargenomen tussen 2009 en 2011, laat zien dat er rondom TOI 451 vermoedelijk ook een gordel is van stof en planetoïden. Tevens heeft de ster vermoedelijk nog twee ver verwijderde stellaire compagnons, twee lichtzwakke M-dwergsterren die 4700 AU (=ruim 700 miljard km) van TOI 451 verwijderd zijn. Zoals gezegd maakt TOI 451 deel uit van de Pisces-Eridanus stroom, welke in 2019 ontdekt werd. Het is een grote groep sterren, die aan de hemel maar liefst 14 sterrenbeelden bedekt, waarvan de meesten gelegen zijn in de sterrenbeelden Pisces en Eridanus. Vermoedelijk was het ooit een compacte open cluster van sterren, maar is ‘ie door gravitationele interacties uiteen gerukt. Met een leeftijd van 120 miljoen jaar is deze kosmische rivier ongeveer net zo oud als de Pleiaden, de bekende sterrenhoop in Stier. Op de tweede afbeelding in de blog zie je de Pisces-Eridanus stroom. Bron: Phys.org.

TESS ontdekt uniek zesvoudig stersysteem met drie paar eclipserende dubbelsterren

Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center

Met NASA’s Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) zijn al aardig wat ontdekkingen van exoplaneten gedaan. Maar deze ontdekking van TESS is uniek: een zesvoudig stersysteem met drie paar eclipserende dubbelsterren, een sextet van om elkaar draaiende sterren, een ‘triple-binary sextuple star system‘ zoals ze ’t in de VS noemen. Zesvoudige stersystemen zijn op zich niet uniek, want daar zijn er al 17 van bekend, de meest bekende is het Alcor-Mizar systeem in het sterrenbeeld Grote Beer. Ook Castor, de één na helderste ster in Tweelingen, maakt deel uit van een zesvoudig systeem. Wat TYC 7037-89-1 (ook wel TIC 168789840 genoemd), zoals het systeem heet, wel uniek maakt is dat alle sterren eclipserend zijn. Het zesvoudige systeem bestaat uit drie paar dubelsterren en gezien vanaf de aarde draaien alle sterren voor elkaar langs, maken ze transities waardoor hun lichtsterkte periodiek varieert. TYC 7037-89-1 ligt op 1900 lichtjaar afstand in de richting van het sterrenbeeld Eridanus. De drie afzonderlijke dubbelsterren van TYC 7037-89-1 worden A, B en C genoemd. De twee sterren van het A-systeem draaien in 1,3 dagen om elkaars gemeenschappelijke zwaartepunt, de B-sterren doen dat in 8,2 dagen en de C-sterren in 1,6 dag. De A en C systemen draaien in 4 jaar om elkaars gemeenschappelijke zwaartepunt en deze twee systemen draaien iedere 2000 jaar om het gemeenschappelijke zwaartepunt met systeem B.

…Iedere 2000 jaar om elkaars gemeenschappelijke zwaartepunt. Paul Gilster (Centauri Dreams) wijst er op dat in Isaac Asimov’s SF-verhaal “Nightfall”, dat verscheen in de september 1941 uitgave van het tijdschrift Astounding Science Fiction, de planeet Lagash voorkomt in een zesvoudig stersysteem. De planeet wordt altijd door één van de zes sterren verlicht, nou ja totdat ze er achter komen dat dat niet altijd het geval is, hetgeen eens per… 2000 jaar voorkomt. De grootste van de dubbelsterren van TYC 7037-89-1 – terug weer naar de realiteit – zijn iets groter en zwaarder dan de zon en net zo heet, de kleinere sterren zijn ongeveer half zo groot als de zon en een derde zo heet. Hier het vakartikel over het unieke zesvoudige systeem, te verschijnen in The Astronomical Journal. Bron: NASA + Centauri Dreams.

Astrofysici ontdekken bijzondere sterrenstroom ‘Theia 456’, al zijn sterren zijn tegelijk geboren

In onze Melkweg bewegen zich zo een 8000 recent ontdekte sterrenstromen (Eng. ‘stellar streams’) die allen ‘Theia’ genaamd zijn. Een sterren- of stellaire stroom is een verzameling van sterren die een zeldzaam lineair patroon volgen. Ze bewegen in een baan om een sterrenstelsel dat ooit een bolvormig cluster of dwergstelsel was, en dat nu uit elkaar is gescheurd en zich langs zijn baan uitgestrekt heeft door getijdenkrachten. Van de 8000 bekende sterrenstromen is Theia 456 een bijzondere, een team van astrofysici heeft recent meerdere datasets afkomstig van de Gaia ruimtetelescoop gecombineerd en ontdekt dat alle 468 sterren van Theia 456 tegelijk geboren zijn en tevens in dezelfde richting door de hemel bewegen. Astrofysicus Jeff Andrews van de Northwestern University te Washington stelt; “De meeste sterclusters worden samen geformeerd. Wat echter zo bijzonder is aan Theia 456 is dat het zo lang, 570 lichtjaar, en zo uitgestrekt is. Er zijn maar weinig sterrenstromen zo dichtbij, zo jong en zo wijdverspreid.” Lees verder

Nieuwe Netflix docuserie ‘Alien Worlds’ is wetenschap en fictie in de mix

Vanaf 2 december j.l. is de nieuwe sciencefiction serie ‘Alien Worlds’ te zien op Netflix. Onder is de trailer te bekijken. In het eerste seizoen wordt de vraag; is er leven op andere planeten? wederom gesteld en worden vreemde werelden voorgesteld. De serie past de levenswetten van de aarde toe op de rest van de Melkweg en combineert wetenschappelijke feiten en fictie om leven op andere planeten uit te beelden. Hiervoor gaat men over de hele wereld om kennis te maken met wetenschappers, als (exo)biologen en planetair astronomen, die speculeren over leven op andere planeten en welke vorm deze mogelijk aannemen. Lees verder