Astronomen vinden vierde planeet bij Kepler-51
Kepler-51 is een ster van ongeveer 500 miljoen jaar oud die volgens een nieuw onderzoek vier exoplaneten met een lage dichtheid heeft.
Kepler-51 bevindt zich op een afstand van ongeveer 2615 lichtjaar in de richting van het sterrenbeeld Cygnus – Zwaan. Het is een ster van spectraalklasse G.
De ster is ook bekend als KOI-620. Eerder waren er al drie exoplaneten gevonden. Kepler-51b, c en d zijn exoplaneten met de grootte van Saturnus. Deze exoplaneten werden in 2012 met behulp van de Kepler Space Telescope van de NASA gevonden. Ze hebben baanperiodes met een verhouding van 1:2:3 wat leidt tot omlooptijden van 45, 85 en 130 dagen. De planeten hebben een massa van verschillende Aardmassa’s en een atmosfeer bestaande uit waterstof en helium.
Opgezwollen planeten, ook we suikerspinplaneten genoemd, zijn heel ongewoon vanwege hun lage massa en lage dichtheid. De drie eerder gevonden planeten bij Kepler-51 zijn ongeveer zo groot als Saturnus maar slechts een paar keer zo zwaar als de Aarde.
Astronomen denken dat ze kleine kernen en enorme atmosferen van waterstof of helium hebben, maar hoe deze vreemde planeten zijn ontstaan en hoe hun atmosferen niet zijn weggeblazen door de intense straling van hun jonge ster, is tot nu toe een groot vraagteken.
Om een van deze planeten te bestuderen waren de onderzoekers van plan om de Webb Space Telescope te gebruiken maar nu moeten ze een vierde planeet met een lage massa in het systeem verklaren.
Om het bewijs van de vierde planeet in het systeem, Kepler-51e, te onderzoeken gebruikten de astronomen een uitgebreide transittimingdataset die meer dan 14 jaar beslaat en die afkomstig is van verschillende faciliteiten, waaronder de Webb, de Apache Point-telescoop en de Penn State Davey Lab-telescoop.
Ze hebben een zogenoemde “brute force”-zoektocht uitgevoerd waarbij veel verschillende combinaties van planeeteigenschappen zijn getest om het vierplanetenmodel te vinden dat alle transitiegegevens verklaart die de afgelopen 14 jaar zijn verzamelen.
De astronomen ontdekten dat het signaal het beste kan worden verklaard als Kepler-51e een massa heeft die vergelijkbaar is met de andere drie planeten en een vrij cirkelvormige baan van ongeveer 264 dagen volgt – iets wat verwacht kan worden op basis van andere planetaire systemen.
Andere mogelijke oplossingen omvatten een zwaardere planeet op een grotere baan maar dit wordt wel als minder waarschijnlijk beschouwd.
Het is onduidelijk of Kepler-51e ook een suikerspinplaneet is want de onderzoekers hebben geen transitie van Kepler-51e waargenomen en daarom de straal of dichtheid niet kunnen berekenen.
Volgens het team zijn een breed scala aan massa’s (≤ Jupiter) en baanperiodes (≤ 10 jaar) mogelijk voor de planeet.
Suikerspinplaneten zijn vrij zeldzaam en als ze voorkomen zijn ze meestal de enige in een planetenstelsel, aldus de onderzoekers.
Alsof het verklaren hoe drie suikerspinplaneten in één systeem konden ontstaan nog niet uitdagend genoeg is moeten de onderzoekers nu ook nog een vierde planeet verklaren, suikerspin of niet. Bovendien kunnen ze niet uitsluiten dat er nog meer planeten in het systeem zijn.
Kepler-51e heeft een baan die iets groter is dan die van Venus en bevindt zich net binnen de bewoonbare zone van de ster dus er kan nog veel meer gebeuren buiten die afstand als ze de tijd hebben om er naar te kijken.
Door te blijven kijken naar variaties in transitie-timing kunnen astronomen planeten vinden die verder van hun sterren zijn verwijderd en kan dit helpen bij de zoektocht naar planeten die mogelijk leven kunnen ondersteunen.
Artikel: Kento Masuda et al. 2024. A Fourth Planet in the Kepler-51 System Revealed by Transit Timing Variations. AJ 168, 294; doi: 10.3847/1538-3881/ad83d3
Eerste publicatie: 8 december 2024
Bron: sci-news
