Jonge hete Jupiter gevonden in zeer excentrische retrograde baan
Astronomen hebben een exoplaneet van vijf Jupiter-massa’s gevonden in een erg merkwaardige baan om zijn ster.
TIC 241249530b werd in januari 2020 gevonden met behulp van de Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS).
Om de planetaire aard van het object te bevestigen gebruikten astronomen twee instrumenten van de WIYN 3,5 meter telescoop van het Kitt Peak National Observatory.
Ze maakten eerst gebruik van de NN-EXPLORE Exoplanet and Stellar Speckle Imager (NESSI) in een techniek die helpt om atmosferische fonkelingen te bevriezen en externe bronnen te elimineren die de bron van het signaal zouden kunnen verwarren.
Vervolgens maten ze met behulp van de NEID-spectrograaf de radiale snelheid van TIC 241249530b door zorgvuldig te observeren hoe het spectrum van zijn gastheerster, of de golflengtes van het uitgezonden licht, verschoven als gevolg van de exoplaneet die eromheen draaide.
NESSI gaf de onderzoekers een scherper zicht op de ster dan anders mogelijk zou zijn geweest en NEID heeft het spectrum van de ster nauwkeurig gemeten om verschuivingen te detecteren als reactie op de in een baan om de ster draaiende exoplaneet.
De analyse van het spectrum bevestigde dat TIC 241249530b ongeveer vijf keer zwaarder is als Jupiter.
Het spectrum onthulde ook dat de exoplaneet langs een extreem excentrische baan draait.
De excentriciteit van de baan van een planeet wordt gemeten op een schaal van 0 tot 1, waarbij 0 een perfecte cirkelvormige baan is en 1 zeer elliptisch.
Deze exoplaneet heeft een excentriciteit van 0,94, waardoor hij excentrischer is dan de baan van enige andere exoplaneet die ooit via de transitiemethode is gevonden.
Ter vergelijking: Pluto’s zeer elliptische baan rond de Zon heeft een excentriciteit van 0,25; de excentriciteit van de baan van de Aarde is 0,02.
Als deze planeet deel zou uitmaken van ons zonnestelsel zou zijn baan zich uitstrekken van zich dichtste nadering tot de Zon, 10 keer dichter bij de Zon dan Mercurius, tot helemaal aan zijn meest verre punt op de afstand van de Aarde tot de Zon.
Deze extreme baan zou ervoor zorgen dat de temperaturen op de planeet variëren van die van een zomerdag tot heet genoeg om titanium te smelten.
Om het ongewone karakter van de baan van de exoplaneet nog verder te benadrukken ontdekte het team ook dat de baan retrograad is, dat wil zeggen in een richting tegengesteld aan de rotatie van zijn gastster.
Dit is niet iets dat astronomen zien bij de meeste andere exoplaneten, noch in ons eigen zonnestelsel, en het draagt bij aan de interpretatie van het team van de ontstaansgeschiedenis van de exoplaneet.
De unieke orbitale kenmerken van de exoplaneet duiden ook op zijn toekomstige traject.
Er wordt verwacht dat de aanvankelijke, zeer excentrische baan en de extreem dichte nadering van de gastster de baan van de planeet zullen “circulariseren”, omdat getijdenkrachten op de planeet energie uit de baan wegnemen en ervoor zorgen dat deze geleidelijk krimpt en circulair wordt.
Het ontdekken van deze exoplaneet voordat deze migratie heeft plaatsgevonden is waardevol omdat het cruciaal inzicht geeft in hoe hete Jupiters zich in de loop van de tijd vormen, stabiliseren en evolueren.
Hoewel men niet op terugspoelen kan drukken en het proces van planetaire migratie in real-time kan bekijken, dient deze exoplaneet voor astronomen als een soort momentopname van het migratieproces.
Planeten zoals deze zijn ongelooflijk zeldzaam en moeilijk te vinden dus de onderzoekers hopen dat deze hun kan helpen het verhaal over het ontstaan van hete Jupiters te ontrafelen.
Ze zijn vooral geïnteresseerd in wat ze kunnen leren over de dynamiek van de atmosfeer van deze planeet wanneer deze een van zijn verschroeiend nauwe passages langs zijn ster heeft gemaakt.
Telescopen zoals de Webb Space Telescope hebben de gevoeligheid om de veranderingen in de atmosfeer van de nieuw gevonden exoplaneet te onderzoeken terwijl deze snelle opwarming ondergaat, dus er valt voor het onderzoeksteam nog veel meer te leren over deze exoplaneet.
TIC 241249530b is pas de tweede exoplaneet die ooit is gevonden en die de pre-migratie naar een hete Jupiter aantoont.
Samen bevestigen deze twee voorbeelden op observationele wijze het idee dat gasreuzen met een hogere massa evolueren tot hete Jupiters terwijl ze migreren van zeer excentrische banen naar nauwere, meer cirkelvormige banen.
Astronomen zijn al meer dan 20 jaar op zoek naar exoplaneten die waarschijnlijk voorlopers zijn van hete Jupiters, of die tussenproducten zijn van het migratieproces, dus de onderzoekers waren zeer verrast- en opgewonden – om er een te vinden.
Het artikel is verschenen in het tijdschrift Nature.
Artikel: Arvind Gupta et al. 2024. A hot Jupiter progenitor on a super-eccentric, retrograde orbit. Nature, in press; doi: 10.1038/s41586-024-07688-3
Eerste publicatie: 18 juli 2025
Bron: NOIRLab & sci-news
