Buitenaards leven - exoplaneten

Astronomen vinden 6 exoplaneten in een vreemde maar harmonische baan

Artist impressie van het TOI-178 systeem
Een artist impressie van het TOI-178 systeem. Credit: ESA

De planeten rond de ster TOI-178 weten hoe ze het tempo moeten houden, ze draaien zo soepel om hun ster heen dat astronomen ze konden ontdekken aan de hand van de muziek van het systeem.

Astronomen die de gegevens van de Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) van de NASA doorzochten ontdekten drie planeten rond een ster met de naam TOI-178 (TOI staat voor Tess Object of Interest). En toen de astronomen deze data nader bekeken realiseerden ze zich dat deze werelden elkaar leken te volgen. Ze regelden waarneemtijd op andere telescopen en ze ontdekten dat het systeem niet uit drie maar uit minstens zes planeten bestaat waarvan er vijf banen hebben die op elkaar zijn afgestemd. En in tegenstelling tot die van andere gesynchroniseerde systemen vormen de planeten een ongewoon allegaartje. TOI-178 is een ster in het zuidelijke sterrenbeeld Sculptor – Beeldhouwer.

Volgens de onderzoekers is het voor het eerst dat ze zoiets waarnemen, aldus Kate Isaak. Zij is projectwetenschapper van de Characterizing Exoplanet Satellite (CHEOPS) van de ESA. CHEOPS is een van de instrumenten die werden ingezet om het systeem nader te bestuderen. In de paar systemen die astronomen kennen waarin de planeten met een dergelijke harmonie om de ster draaien neemt de dichtheid van de planeten langzaam af als die zich verder weg bevinden van de ster. In het TOI-178 systeem bevindt een aardse planeet zoals de Aarde zich direct naast een erg pluizige planeet die een dichtheid heeft van de helft van Neptunus en deze planeet heeft weer een buur die overeenkomt met Neptunus.

Deze video geeft de resonantie van de banen van de exoplaneten van TOI-178 weer.

Geïnspireerd door de mysterieuze TESS-data die een vreemd ritme van de drie planeten toont werd er aanvullende waarneemtijd geregeld met andere instrumenten met als kers op de taart 12 dagen waarneemtijd met de CHEOPS-telescoop.

Uit die waarnemingen bleek dat het TOI-178 systeem bestaat uit 5 planeten die elke 2,3,6,10 en 20 dagen om de ster draaien. Maar voor de wetenschappers leek er een gat te zitten in die volgorde. Ze dachten dat er nog een andere planeet in het systeem moest zijn die in 15 dagen om de ster draait.

De astronomen gingen terug naar de CHEOPS maar ze misten bijna hun kans om het systeem in detail waar te nemen. Net toen CHEOPS de belangrijke waarnemingen van TOI-178 wilde doen moest de telescoop uitwijken voor een mogelijk botsing met een stuk ruimtepuin.

Gelukkig liep dit goed af en kon de telescoop net op tijd de belangrijke waarnemingen doen en de mysterieuze planeet waarnemen. Enkele dagen later wezen de gegevens overduidelijk uit dat er nog een planeet aanwezig is en had men dus officieel bevestigd dat het TOI-178 systeem uit zes planeten bestaat.

De binnenste van die planeten volgt, naar nu blijkt, een ander ritme maar de buitenste vijf draaien in harmonie met elkaar om de ster heen. Voor elke volledige baan van de buitenste planeet voltooit de daaropvolgende planeet driekwart baan, de middelste planeet maakt twee omlopen, gevolgd door een planeet die drie omlopen maakt en een planeet die in dezelfde tijd zes omlopen voltooit. Af en toe staan de planeten op een rij en dat zorgde voor het vreemde ritme in de oorspronkelijke TESS-waarnemingen.

De onderzoekers konden niet alleen de andere planeten zien en de gecompliceerde bewegingen van hun banen onderzoeken maar men kon ook de planeten zelf bestuderen waarbij ze ontdekten dat deze exoplaneten variëren van 1,1 tot 3 maal de grootte van de Aarde maar dat hun dichtheden sterk variëren van rotsachtige superaardes tot gasachtige mini-Neptunussen.

De astronomen vermoeden dat er mogelijk meer planeten zijn die dezelfde volgorde van baanbewegingen maken. Het vinden van deze systemen vereist wel lange waarneemperiodes. Omdat TOI-178 relatief helder is, is het systeem gemakkelijk waar te nemen. De onderzoekers denken dat de dit jaar te lanceren James Webb Space Telescope en de in aanbouw zijnde Europese Extremely Large Telescope veel meer gegevens kunnen verzamelen.

Het onderzoek is beschreven in een artikel dat op 25 januari in Astronomy & Astrophysics is gepubliceerd.

 

Eerste publicatie: 26 januari 2021
Bron: persberichten ESA/ESO