Directe waarneming van lichtste exoplaneet
Een team bestaande uit de Leidse astronomen Tiffany Meshkat en Matthew Kenworthy heeft met behulp van ESO’s Very Large Telescope een zwak object in beeld gebracht dat met een heldere ster mee beweegt. Met een geschatte massa van vier of vijf keer die van Jupiter zou het de minst zware planeet buiten het zonnestelsel zijn die rechtstreeks is waargenomen. De ontdekking is een belangrijke bijdrage aan ons begrip van het ontstaan en de evolutie van planetenstelsels.
Hoewel al bijna duizend exoplaneten indirect zijn waargenomen – vooral met behulp van de radiale-snelheidsmethode en de transitmethode – en nog veel meer kandidaten op bevestiging wachten, zijn tot nu toe slechts een stuk of tien exoplaneten rechtstreeks in beeld gebracht. Negen jaar nadat ESO’s Very Large Telescope de eerste opname van een exoplaneet maakte, heeft hetzelfde team een object vastgelegd dat waarschijnlijk het lichtste in zijn soort is.
‘Het rechtstreeks vastleggen van exoplaneten is een grote technische uitdaging die de meest geavanceerde instrumenten vereist – dan wel op aarde, dan wel in de ruimte,’ zegt Julien Rameau (Institut de Planetologie et d’Astrophysique de Grenoble, Frankrijk), hoofdauteur van het artikel waarin de ontdekking wordt aangekondigd. ‘Tot nu toe zijn slechts enkele exoplaneten rechtstreeks waargenomen, waardoor elke nieuwe ontdekking een belangrijke mijlpaal is in het onderzoek van deze reuzenplaneten.’
Bij de nieuwe waarnemingen vertoont de vermoedelijke planeet zich als een zwakke, maar duidelijke stip bij de jonge ster HD95086. Een latere waarneming heeft aangetoond dat hij zich samen met de ster langs de hemel verplaatst. Dit wijst erop dat het object, dat de aanduiding HD95086 b heeft gekregen, in een baan om de ster draait. Uit zijn helderheid kan worden afgeleid dat hij niet meer dan ongeveer vier of vijf keer zo zwaar is als de planeet Jupiter.
Het onderzoeksteam heeft gebruik gemaakt van NACO, het adaptieve optische instrument van een van de 8,2-meter telescopen van ESO’s Very Large Telescope (VLT). Dit instrument stelt astronomen in staat om de vertroebelende effecten van de aardatmosfeer te corrigeren en zeer scherpe opnamen te maken.
De pas ontdekte planeet draait op ruime afstand om HD95086: hun onderlinge afstand is ongeveer 56 keer zo groot als de afstand tussen de zon en de aarde, oftewel tweemaal de afstand zon-Neptunus. De ster zelf is iets zwaarder dan de zon en omgeven door een schijf van puin. Deze eigenschappen zijn voor astronomen een aanwijzing dat er mogelijk jonge, zware planeten om de ster draaien. Het stelsel is ongeveer 300 lichtjaar van ons verwijderd.
De jonge leeftijd van de ster, slechts 10 tot 17 miljoen jaar, doet vermoeden dat deze nieuwe planeet is ontstaan binnen de schijf van gas en stof die de ster omringt. ‘Zijn huidige locatie roept vragen op over zijn ontstaansproces. Hij is ofwel ontstaan doordat gesteenten tot een vaste kern zijn samengeklonterd, waarna zich door aantrekking van gas uit de omgeving een dichte atmosfeer heeft gevormd, ofwel voortgekomen uit een samenballing van gas die is het resultaat was van gravitationele instabiliteiten in de schijf,’ legt mede-teamlid Anne-Marie Lagrange uit. ‘De planeet zou naar zijn huidige locatie kunnen zijn opgeschoven door interacties tussen hem en de schijf of tussen hem en andere planeten.’
“Dit is een heel opwindende ontdekking van een exoplaneet. Deze planeet zal worden bestudeerd door astronomen over de hele wereld, en Leidse astronomen zullen hier nauw bij betrokken zijn”, vertelt co-auteur Tiffany Meshkat (UL). Matthew Kenworthy (UL) voegt hieraan toe: “Omdat deze planeet direct in beeld kan worden gebracht kunnen wij eigenschappen bepalen zoals de samenstelling van zijn atmosfeer. Instrumenten zoals METIS en EPICS voor de European Extremely Large Telescope kunnen hieraan een aanzienlijke bijdrage leveren.”