18 exoplaneten met de grootte van de Aarde gevonden

18 nieuwe exoplaneten gevonden
Bijna alle bekende exoplaneten zijn groter dan de Aarde. De meesten hebben de grootte van de gasplaneet Neptunus. Onlangs zijn er 18 nieuwe exoplaneten gevonden (in oranje en groen), die veel kleiner zijn dan Neptunus. Drie van deze planeten zijn zelfs kleiner dan de Aarde en twee zin er ongeveer even groot als de Aarde. De exoplaneet EPIC 201238110.02 is de enige van de nieuw gevonden planeten die eventueel vloeibaar water aan zijn oppervlak kan hebben. Credit: NASA/JPL (Neptune), NASA/NOAA/GSFC/Suomi NPP/VIIRS/Norman Kuring (Earth), MPS/René Heller

Er zijn inmiddels meer dan 4000 exoplaneten gevonden. Van deze exoplaneten is ongeveer 96% significant groter dan de Aarde. De meeste exoplaneten zijn in de grootte orde van de planeten Jupiter en Neptunus. Dit percentage geeft vermoedelijk geen reëel beeld van de omstandigheden in de ruimte. Dit komt doordat kleine exoplaneten veel lastiger zijn te vinden dan de grote. Maar deze kleine exoplaneten spreken wel veel meer tot de verbeelding want ze zijn belangrijk in de zoektocht naar aardachtige potentieel bewoonbare planeten buiten ons zonnestelsel.

De 18 ontdekte planeten vallen allemaal in de categorie van de aardachtige planeten. De kleinste heeft de grootte van 0.69 * de Aarde en de grootste is bijna tweemaal zo groot als onze planeet. Al deze planeten hebben nog iets met elkaar gemeen: ze konden tot nu toe niet gevonden worden in de gegevens van de Kepler Space Telescope. De gebruikte zoekalgoritmes waren daar niet gevoelig genoeg voor.

In hun zoektocht naar verre werelden maken astronomen meestal gebruik van de zogenaamde transitie methode. Hierbij wordt gekeken naar kleine periodieke afnames in de helderheid van sterren. Die afname kan worden veroorzaakt doordat een of meerdere planeten voorlangs de ster beweegt.

Er wordt van standaard zoekalgoritmes gebruik gemaakt om deze helderheidsvariaties op te sporen. Nu is het schijfje van een ster aan de rand altijd een beetje zwakker dan in het midden. Als een planeet voorlangs de ster beweegt dan zal die in het midden van de overgang meer licht blokkeren dan aan de rand van het schijfje. De maximale afzwakking van een ster gebeurt in het centrum van de overgang net voordat de ster geleidelijk aan weer helderder wordt.

Grote planeten zorgen voor een diepere en duidelijkere afname van de helderheid van hun ster. De geringere afname aan de rand van het schijfje speelt bij deze grote planeten een veel kleinere rol. Kleine planeten zorgen echter veel grotere uitdagingen. Hun effect op de helderheidsafname is dermate klein dat deze afname heel lastig is te verkennen tegen de natuurlijke helderheidsvariaties van een ster en de ruis die zich in dergelijke waarnemingen bevindt. Astronomen hebben nu een nieuw algoritme ontwikkeld dat de gevoeligheid van de transitiemethode sterk vergroot. Dat werd bereikt door een meer realistischere lichtcurve toe te voegen aan het algoritme. Hiermee is het gemakkelijker geworden om aardachtige planeten te vinden.

Om hun nieuwe algoritme te testen gebruikten de astronomen gegevens van de Kepler Space Telescope. Tijdens de eerste fase van de missie, tussen 2009 en 203, verzamelde de Kepler de lichtcurves van meer dan 100.000 sterren. Dit resulteerde in de ontdekking van meer dan 2300 planeten. Na een technisch probleem moest de Kepler op een andere manier worden gebruikt. Dit werd de K2-missie genoemd. Tijdens deze K2-missie werden tot eind 2018 nogmaals meer dan 100.000 sterren bestudeerd. Als eerste test voor hun nieuwe algoritme namen de astronomen de lichtcurves van 517 sterren waarvan al bekend was dat ze een of meerdere exoplaneten hadden, onder de loep.

Dit leidde tot de ontdekking van nogmaals 18 planeten die voorheen over het hoofd waren gezien. In de meeste van de bestudeerde planeetsystemen waren deze planeten de kleinste.

Wat verder belangrijk is, is het feit dat de nieuwe planeten zich veel dichter bij hun ster bevinden dan de voorheen bekende planeten. De oppervlaktes van deze planeten zijn daarom vermoedelijk veel hoger dan 100 °C. Er zij planeten bij die een oppervlaktetemperatuur van meer dan 1000 °C zullen hebben. Er is slechts één uitzondering en dat is een planeet die in de bewoonbare zone rond een rode dwerg draait. Op deze afstand zou er aan het oppervlak van deze planeet vloeibaar water voor kunnen komen en dat is een voorwaarde voor leven zoals wij dat op Aarde kennen.

Natuurlijk kunnen de onderzoekers niet uitsluiten dat hun methode ook blind is voor andere planeten bij de sterren die ze nu hebben onderzocht. In het bijzonder kleine planeten op grote afstanden van de ster zijn een bekend probleem. Ze hebben veel meer tijd nodig om rond hun ster te draaien. Die groter omlooptijd zorgt er voor dat transities veel minder vaak voorkomen waardoor hun signalen nog lastiger zijn te detecteren.

De nieuwe methode opent grote mogelijkheden want er zijn slechts 517 van de honderdduizenden sterren uit de database van de Kepler opnieuw onderzocht. De onderzoekers verwachten dat ze uit de eerste dataset nog meer dan 100 aardachtige planeten kunnen vinden.

De nieuw methode is ook belangrijk voor de aanstaande PLATO-missie. Deze missie van de ESA moet in 2026 worden gelanceerd. PLATO gaat op zoek naar meervoudige planeetsystemen rond zonachtige sterren.

Bron: mps.mpg.de

 

Eerste publicatie: 28 mei 2019