Grote planeten worden eerder volwassen dan werd aangenomen

Een internationaal team van wetenschappers heeft met succes de massa’s bepaald van de grote planeten in het V1298 Tau systeem. Dit stersysteem is pas 20 miljoen jaar oud. Ze maakten hierbij gebruik van radiale snelheidsmetingen van telescopen op La Palma, in het zuiden van Spanje en op Tenerife waaronder de STELLAII telescoop van het Leibnitz instituut door Astrofysica van de universiteit van Potsdam.

Exoplaneten bij V1298 Tau
Artist impressie van het exoplanetensysteem rond de zonachtige ster V1298 Tau.

Het is voor het eerst dat men massa’s kon bepalen voor dergelijke jonge grote planeten. Het onderzoek, dat gepubliceerd is in Nature Astronomy, levert het eerste bewijs dat deze objecten hun uiteindelijke grootte bereiken binnen de eerste miljoenen jaren van hun evolutie.

Het onderzoek beschrijft de bepaling van de massa van twee grote planeten die rond de jonge, zonachtige ster V1298 Tau draaien. Deze ster leeft een totale levensduur van ongeveer 10 miljard jaar. De werden in 2019 gevonden in data van de Kepler ruimtetelescoop van de NASA. Aan de hand van deze waarnemingen werd hun grootte bepaald, een beetje kleiner dan Jupiter en hun baanperiodes. V1298 Tau b draait in 24 dagen om de ster en V1298 Tau c heeft er 40 dagen voor nodig.

Het karakteriseren van erg jonge planeten is volgens de onderzoekers een lastige klus want hun moedersterren zijn nog erg actief. Alleen dankzij de waarnemingen met ruimtetelescopen gecombineerd met radiale snelheidsmetingen vanaf aardse sterrenwachten en het gebruik van geavanceerde analysetechnieken is het mogelijk om te zien wat er in het vroege begin van planeetvorming allemaal gebeurt.

Om de massa’s van de planeten te kunnen bepalen was het nodig om de signalen die door de planeten werden gegenereerd te scheiden van de signalen van de ster. Deze laatste signalen waren een factor 10 hoger. Om dit te kunnen doen werd gebruik gemaakt van de eigenschappen van STELLA (STELLar Activity).

Het onderzoek toont aan dat de massa’s en diameters van de planeten V1298 Tau b en c verrassend veel lijken op die van de reuzenplaneten in ons eigen zonnestelsel of andere extrasolaire systemen. Deze metingen, die voor het eerst zijn verkregen van zulke jonge planeten, stellen wetenschappers in staat om de huidige ideeën over het ontstaan en de evolutie van planetenstelsels te testen.

Al vele Jaren geven theoretische modellen aan dat reuzenplaneten hun evolutie beginnen als objecten met een grote omvang en dat ze later in de loop van honderden miljoenen of zelfs miljarden jaren samentrekken. Astronomen weten nu dat ze in zeer korte tijd een grootte kunnen bereiken die vergelijkbaar is met die van de planeten in ons zonnestelsel.

De studie van jonge systemen geeft onderzoekers aanwijzingen over wat er gebeurde tijdens de jonge jaren van ons zonnestelsel. Astronomen weten nog steeds niet of V1298 Tau en zijn planeten een normaal geval zijn en of hun evolutie vergelijkbaar is met die van de meeste planeten of dat ze te maken hebben met een uitzonderlijk geval; als dit het normale scenario zou zijn dan zou dit betekenen dat de evolutie van planeten zoals Jupiter en Saturnus heel anders is dan we denken. De resultaten van dit onderzoek helpen dus om een meer solide basis te bouwen van de vroege evolutie van planetaire systemen zoals het onze.

Om de massa’s te kunnen bepalen was er een aanzienlijke waarneeminspanning en de medewerking van verschillende sterrenwachten uit verschillende landen nodig. Het was nodig om radiale snelheidsmetingen van verschillende instrumenten te combineren, zoals deHARPS-N spectrograaf van de Telescopio Nazionale Galileo (TNG) van de Los Muchachos sterrenwacht; de CARMENES-spectrograaf van de Calar Alto sterrenwacht; de HERMES-spectrograaf van de Mercator telescoop en de SES-spectrograaf van de STELLA-telescopen van de Teide sterrenwacht. Waarnemingen van de Las Cumbres sterrenwacht zijn gebruikt om continu de variaties van de activiteit van de ster te volgen.

Artikel: “Rapid contraction of giant planets orbiting the 20 million-years old star V1298 Tau”

Eerste publicatie: 5 december 2021
Bron: Spacedaily.com