Heeft deze exoplaneet een zusje die dezelfde baan deelt?
Met behulp van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) hebben astronomen de mogelijke “zus” gevonden van een planeet die rond een verre ster draait. Het team heeft een wolk van puin gedetecteerd die mogelijk de baan van deze planeet deelt, waarvan zij denken dat het de bouwstenen kunnen zijn van een reeds ontstane planeet. Indien bevestigd zou deze ontdekking het sterkste bewijs tot nu toe zijn dat twee exoplaneten één baan kunnen delen.
Twintig jaar geleden werd in theorie voorspeld dat paren van planeten met een vergelijkbare massa dezelfde baan rond hun ster zouden kunnen delen, de zogenaamde Trojaanse of co-orbitale planeten. Voor het eerst hebben astronomen nu bewijs gevonden voor dat idee.
Trojanen, rotsachtige objecten in dezelfde baan als een planeet, komen veel voor in ons zonnestelsel. Het meest bekende voorbeeld zijn de Trojaanse asteroïden van Jupiter – meer dan 12.000 rotsachtige objecten die in dezelfde baan rond de Zon draaien als de gasreus. Astronomen hebben voorspeld dat Trojanen, in het bijzonder Trojaanse planeten, ook zouden kunnen bestaan rond een andere ster dan de Zon, maar er is weinig bewijs voor.
Exotrojanen (Trojaanse planeten buiten het zonnestelsel) zijn tot nu toe als eenhoorns geweest: ze mogen in theorie bestaan maar niemand heeft ze ooit gevonden.
Nu heeft een internationaal team van wetenschappers ALMA gebruikt om het sterkste observationele bewijs tot nu toe te vinden dat Trojaanse planeten kunnen bestaan – in het PDS 70-systeem. Het is bekend dat deze jonge ster twee gigantische Jupiterachtige planeten herbergt, PDS 70b en PDS 70c. Door ALMA-waarnemingen uit het archief van dit systeem te analyseren zag het team een wolk van puin op de locatie in de baan van PDS 70b waar naar verwachting Trojanen zullen zijn.
Trojanen bezetten zogenaamde Lagrangiaanse zones, twee uitgestrekte gebieden in de baan van een planeet waar de gecombineerde zwaartekracht van de ster en de planeet materiaal kan vasthouden. Bij het bestuderen van deze twee gebieden van de baan van PDS 70b ontdekten astronomen een zwak signaal van een van hen. Dit geeft aan dat zich daar een wolk puin zou kunnen bevinden met een massa tot ongeveer twee keer die van onze Maan.
De onderzoekers denken dat deze wolk van puin kan wijzen op een bestaande Trojaanse wereld in dit systeem, of een planeet die aan het ontstaan is. “Wie kan zich twee werelden voorstellen die de duur van het jaar en de bewoonbaarheidsvoorwaarden delen? Ons werk is het eerste bewijs dat dit soort wereld zou kunnen bestaan”, dit zegt Olga Balsalobre-Ruza van het centrum voor Astrobiologie in Madrid en auteur van het artikel. “We kunnen ons voorstellen dat een planeet zijn baan kan delen met duizenden asteroïden, zoals in het geval van Jupiter, maar het verbaast me dat planeten dezelfde baan kunnen delen.”
Het onderzoek is een eerste stap om heel vroeg in hun ontstaan te zoeken naar co-orbitale planeten. Het roept nieuwe vragen op over het ontstaan van Trojanen, hoe ze evolueren en hoe vaak ze voorkomen in verschillende planetaire systemen.
Om hun detectie volledig te kunnen bevestigen zal het team moeren wachten tot na 2026, wanneer ze ALMA zullen gebruiken om te zien of zowel PDS 70b als zijn zusterwolk aanzienlijk hebben bewogen langs hun gezamenlijke baan rond de ster. Het zou een doorbraak zijn in het exoplanetaire veld.
De toekomst van dit onderwerp is erg spannend en de onderzoekers kijken uit naar de aankomende ALMA-uitbreidingen, gepland voor 2030, die het vermogen van de array om Trojanen in vele andere sterren te karakteriseren drastisch zal verbeteren.
Artikel: O. Balsalobre-Ruza et al, Tentative co-orbital submillimeter emission within the Lagrangian region L5 of the protoplanet PDS 70 b, Astronomy & Astrophysics (2023). DOI: 10.1051/0004-6361/202346493
Eerste publicatie: 19 juli 2023
Bron: ESO
