Exoplaneet met een jaar van acht uur gevonden

Ultra kortperiodieke planeten zijn kleine, compacte werelden die op korte afstand om hun ster zwiepen en die een jaar binnen 24 uur voltooien. Hoe deze planeten in een dergelijke extreme configuratie terecht zijn gekomen is voor astronomen nog een raadsel.

GJ 367 b - artist impressie
Een illustratie van een exoplaneet in een aan om een rode dwerg. Credit: NASA/ESA/G. Bacon (STScI)

Astronomen hebben onlangs een ultra kortperiodieke planeet gevonden die ook nog eens erg licht is. Deze planeet draagt de naam GJ 367 B. de planeet draait in krap acht uur om zijn ster. De planeet heeft de grootte van Mars en een massa van ongeveer de helft van de Aarde. Het is daarmee een van de lichtste planeten die we kennen.

De planeet bevindt zich op een aftand van ongeveer 31 lichtjaar van de Aarde en dat is dichtbij genoeg om eigenschappen van de planeet te bepalen te bepalen die van eerder gevonden ultra kortperiodieke planeten niet bepaald konden worden. Zo bepaalde men o.a. dat GJ 367 b een rotsachtige planeet is die vermoedelijk een kern van vast ijzer en nikkel heeft, vergelijkbaar met het binnenste van Mercurius.

Vanwege de kleine afstand tot zijn ster hebben astronomen berekend dat GJ 367 b 500 keer meer straling ontvangt dan de Aarde van de Zon krijgt. Dit resulteert in een temperatuur aan de dagzijde van ongeveer 1500°C. Onder die omstandigheden zal er geen atmosfeer meer aanwezig zijn en zal er ook geen leven mogelijk zijn.

Maar er is wel een kans dat de planeet bewoonbare buren heeft. De ster is een rode dwerg n dit soort sterren heeft vaak meerdere planeten. De ontdekking van GJ 367 b bij een dergelijke ster wijst op het mogelijke bestaan van meer planeten in dit systeem en dat kan astronomen helpen om de oorsprong van GJ 376 b en andere ultra kortperiodiek planeten te leren begrijpen.

Voor dit soort sterren bevindt de bewoonbare zone zich in de buurt van een baan met een omlooptijd van een maand. Omdat de ster dichtbij en redelijk helder is hebben astronomen een goede kans om ook andere planeten in dit systeem te kunnen zien.

De resultaten van het onderzoek zijn in het tijdschrift Science gepubliceerd. Het onderzoek werd geleid door astronomen van de Institute of Planetary Research van het German Aerospace Center en samenwerking met een internationale groep astronomen.

Transitie testen

De nieuwe planeet is gevonden met behulp van de Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) van de NASA. TESS kijkt naar minieme helderheidsveranderingen van nabije sterren. Wetenschappers kijken in de gegevens van TESS naar transities, periodieke dipjes in de helderheid van het sterlicht die wijzen op een planeet die voorlangs de ster trekt en een gedeelte van het sterlicht blokkeert.

In 2019 keek TESS gedurende een maand naar een stukje van de zuidelijke sterrenhemel waarin zich ook de ster GJ 376 bevindt. Astronomen vonden een transiterend object met een ultrakorte periode van 8 uur. De deden verschillende testen om uit te sluiten dat het om een vals-positief signaal ging zoals een voorgrondster of een eclipserende dubbelster op de achtergrond.

Nadat ze hadden bevestigd dat het inderdaad een ultra kortperiodiek planeet is werd de ster opnieuw bestudeerd maar nu met behulp van HARPS (High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher). Dit instrument is gekoppeld aan de grote telescopen van de ESO in Chili.

Uit deze metingen werd bepaald dat de planeet tot de lichtste planeten behoort die we kennen. De straal bedraagt 72% van de straal van de Aarde en de massa 55% van de Aarde.  Dit wijdt op een planeet met een vermoedelijk ijzerrijke kern.

De astronomen speelden met verschillende mogelijke samenstellingen van het binnenste van de planeet en ze vonden dat de data het beste overeen kwamen met een ijzeren kern die ongeveer 86% van het binnenste van de planeet bepaald. Dit komt erg overeen met de opbouw van Mercurius in ons eigen zonnestelsel.

Ze hebben dus een planeet gevonden met de grootte van Mars en de samenstelling van Mercurius. Het object behoort tot de kleinste exoplaneten tot nu toe gevonden en draait met een extreem korte periode om zijn ster.

Astronomen blijven GJ 367 b en zijn ster nu bestuderen want misschien vinden ze nog signalen van andere planeten in het systeem. De eigenschappen van deze planeten, zoals hun onderlinge afstand en de oriëntatie van hun baan, kunnen helpen bij het beantwoorden van de vraag hoe GJ 367 b en andere ultra kortperiodieke planeten zo zijn geworden: waarom hebben ze geen atmosfeer, hoe zijn ze aan deze kleine baan gekomen? Was het een natuurlijk proces of ging er een gewelddadige gebeurtenis aan vooraf? Astronomen hopen dat dit systeem hun nog een beetje meer gaat leren.

Artikel: “GJ 367b: A dense, ultrashort-period sub-Earth planet transiting a nearby red dwarf star.”

Eerste publicatie: 4 december 2021
Bron: spacedaily en anderen