Aardse planeet in bewoonbare zone gevonden in “afgekeurde” Kepler data

Vergelijking tussen de Aarde en de exoplaneet Kepler-1649c
Een vergelijking tussen de aarde en Kepler-1649c. Afbeelding: NASA/Ames Research Center/Daniel Rutter

Een team van astronomen dat gegevens van de Kepler Space Telescope op nieuw analyseerde heeft daarin een planeet met de grootte van de Aarde gevonden die in de bewoonbare zone om zijn ster draait.

De planeet heet Kepler-1649c en werd gevonden in oude waarnemingen van de Kepler. Deze ruimtetelescoop ging in 2018 met pensioen. Eerdere zoektochten met behulp van een geavanceerd computeralgoritme leverden niets op maar tijdens een tweede blik op de data zagen de astronomen het signaal van een planeet. Van alle planeten die zijn gevonden met behulp van de Kepler lijkt deze planeet qua grootte en geschatte temperatuur het meeste op de Aarde. Kepler-1649c bevindt zich op een afstand van ongeveer 300 lichtjaar van de Aarde.

Deze nieuw gevonden planeet is slechts 1,06 * groter dan de Aarde. De hoeveelheid sterlicht die de planeet bereikt is ongeveer 75% van het licht dat de Aarde van de Zon ontvangt. Dit betekent dat de temperatuur van de exoplaneet vergelijkbaar is met de temperatuur van de Aarde.

Maar, anders dan de Aarde, draait de planeet rond een rode dwerg. En ofschoon er bij deze ster nog niet zijn waargenomen staan rode dwergen erom belend heftige uitbarstingen te kunnen vertonen die potentieel leven onmogelijk kan maken.

Volgens de onderzoekers geeft deze verre wereld weer meer hoop dat er zich ergens een tweede Aarde tussen de sterren moet bevinden. Data die door missies als de Kepler en de TESS worden verzameld leiden tot steeds nieuwe ontdekkingen en verfijningen in de zoektocht naar veelbelovende planeten.

Er is nog heel veel niet bekend over Kepler-1649c. Zo is niet bekend of de planeet een atmosfeer heeft. Die atmosfeer zou de temperatuur van de planeet kunnen beïnvloeden. Daarnaast hebben de huidige berekeningen van de grootte van de planeet een behoorlijk grote foutenmarge maar dat is niet ongewoon bij het bestuderen van objecten op dergelijke grote afstanden.

Rotsachtige planeten bij rode dwergen zijn interessante kost voor astrobiologen Over deze planeet kunnen astrobiologen echter nog niet veel zeggen, ze hebben veel meer informatie nodig voordat ze wat kunnen zeggen over de leefbaarheid van deze planeet. Maar gebaseerd op wat momenteel bekend is over Kepler-1649c valt de planeet in de categorie zeer interessant qua potentiele bewoonbaarheid.

Er zijn andere exoplaneten die qua grootte dichter bij de Aarde komen, zoals TRAPPIST-1f en, volgens sommige berekeningen, Teegarden c. Weer ander exoplaneten komen misschien dichter in de buurt van de Aarde qua temperatuur, zoals bijvoorbeeld TRAPPIST-1d en TOI 700d. Maar er is geen enkele exoplaneet die aan beide kenmerken voldoet en die zich in de bewoonbare zone van zijn ster bevindt.

De planeet is niet alleen interessant vanwege zijn verblijf in de bewoonbare zone maar ook vanwege zijn mogelijke interactie met zijn buurplaneet. Als de data van de Kepler niet manueel waren gecontroleerd dan was deze planeet mogelijk nooit gevonden.

Kepler-1649c draait om een kleine rode dwerg. Een jaar op de exoplaneet duurt slechts 19,5 Aardse dagen. In het stersysteem bevindt zich nog een andere rotsachtige planeet van ongeveer dezelfde grootte maar deze draait op de helft van de afstand van Kepler-1649c. Dit is vergelijkbaar met hoe Venus op ongeveer de helft van de afstand van de Aarde rond de Zon draait. Rode dwergen behoren tot de meest algemene sterren in het heelal en dat betekent dat planeten als deze mogelijk veel meer voorkomen dan voorheen werd aangenomen.

Op zoek naar vals-positieven

Voorheen gebruikten astronomen een speciaal algoritme, dat ze Robovetter hebben gedoopt, dat hielp met het sorteren van de enorme hoeveelheid gegevens die de Kepler Space Telescope naar de Aarde stuurde. Voor het zoeken naar exoplaneten bij andere sterren maakte de Kepler gebruik van de transitiemethode. Hierbij wordt gekeken naar dipjes in de helderheid die worden veroorzaakt als een planeet voorlangs een ster beweegt.

Maar de meeste dipjes zijn afkomstig van andere gebeurtenissen en niet van exoplaneten. Dit kunnen natuurlijke veranderingen in de helderheid van een ster zijn of andere kosmische objecten die passeren waardoor het lijkt alsof er een planeet aanwezig is. De taak van Robovetter was om de ongeveer 12% dipjes te vinden die wel echte planeten zijn. De signalen waarvan Robovetter zei dat ze van andere bronnen afkomstig zijn worden vals-positieven genoemd.

Met de enorme berg aan verschillende signalen was het van het begin af aan duidelijk dat het algoritme fouten zou maken en dat er een tweede controle nodig zou zijn. Deze tweede controle wordt uitgevoerd door de Kepler False Positive Working Group. De KFPWG ontdekte dat Kepler-1649c onterecht als een vals-positieve was gekenmerkt.

Het stukje sterrenhemel waarin Kepler-1649c is gevonden is door de Kepler Space Telescope tussen 2009 en 2013 bestudeerd. Heranalyse van deze 6 jaar oude gegevens leverde dus een exoplaneet op die het meest op de Aarde lijkt.

Mogelijk een derde planeet

Kepler-1649c lijkt niet alleen in termen van grootte en energie ontvangen van zijn ster het meeste op de Aarde, ook biedt de planeet ons een heel nieuwe blik op zijn stersysteem. Voor iedere 9 keer dan de buitenste planeet om zijn ster draait doet de binnenste planeet dit precies 4 keer. Het feit dat hun banen in een dergelijke stabiele verhouding draaien geeft aan dat het systeem zelf heel erg stabiel is en vermoedelijk al heel lang bestaat.

Deze bijna perfecte verhoudingen worden vaak veroorzaakt door een fenomeen dat astronomen “baanresonantie” noemen. Echter een 9 tot 4 resonantie komt onder planeten relatief weinig voor. Meestal komen resonanties voor in verhoudingen van 2 tot 1 of 3 tot 2.

Ofschoon nog niet bevestigd denken astronomen dat deze verhouding duidt op de aanwezigheid van een middelste planeet die synchroon met de andere twee meeloopt en zo zorgt voor twee resonanties in een 3 tot 2 verhouding.

Het onderzoeksteam heeft gezocht naar deze potentiële derde planeet maar heeft die niet gevonden. Dat kan echter komen doordat het gaat om een kleine planeet die buiten het bereik van de Kepler ligt of een gekanteld baanvlak zodat de planeet niet met behulp van de transitiemethode zichtbaar is.

Hoe dan ook toont dit systeem ons een goed voorbeeld van een aardachtige planeet in de bewoonbare zone van een rode dwerg. Planeten bij deze kleine en zwakke sterren zullen altijd dichtbij om hun sterren moeten draaien willen ze zich in de bewoonbare zone bevinden. Ofschoon deze exoplaneet er slechts eentje van velen is, is het wel toenemend bewijs dat dergelijke planeten algemeen voorkomen rond rode dwergen.

Missies zoals de Kepler en de TESS dragen bij aan het onderzoeksgebied van de astrobiologie. Dit interdisciplinair onderzoek richt zich op het begrijpen hoe variabelen en omgevingscondities van verre werelden kunnen leiden tot leven zoals wij dat kennen.

Missies zoals Kepler en TESS dragen bij aan het veld van de astrobiologie, het interdisciplinaire onderzoek naar het begrijpen van hoe de variabelen en omgevingscondities van verre werelden het leven zoals wij dat kennen, of welke andere vorm dat leven ook zou kunnen aannemen, zouden kunnen herbergen.

Eerste publicatie: 18 april 2020
Bron: SpaceDaily en anderen