Buitenaards leven - exoplaneten

Planeten bij andere sterren – als erwten in een peul

Kepler-22 diagram
Dit diagram vergelijkt ons zonnestelsel met het Kepler-22 systeem. Het groene gebied representeert de bewoonbare zone waar vloeibaar water kan voorkomen.
De ster Kepler-22 is een beetje kleiner dan onze Zon dus de bewoonbare zone bevindt zich dichter bij. Kepler-22b heeft 289 dagen nodig voor een omwenteling om de ster en de baan van de planeet is ongeveer 85% van de baan van de Aarde om de Zon. Credit: NASA/Public Domain.

Een internationaal team van astronomen onder leiding van de Astrofysica Lauren Weiss van de universiteit van Montreal heeft ontdekt dat exoplaneten die om dezelfde ster draaien de neiging hebben om allemaal dezelfde grootte te hebben en op regelmatige afstanden om hun ster te draaien. Dit patroon werd duidelijk aan de hand van waarnemingen die gedaan zijn met de Keck telescoop aan exoplanetenstelsels die ontdekt zijn met de Kepler Space Telescope. Hieruit zou afgeleid kunnen worden dat de meeste planetenstelsels een andere ontstaansgeschiedenis hebben dan ons eigen zonnestelsel.

Mede dankzij de Kepler Space Telescope van de NASA zijn er sinds 2009 vele duizenden exoplaneten ontdekt. Dit grote aantal zorgt er niet alleen voor dat astronomen individuele systemen kunnen bestuderen maar ook iets kunnen zeggen over planeetsystemen in zijn algemeenheid. Het onderzoeksteam heeft met behulp van de Keck telescoop op Hawaii hoge-resolutie spectra opgenomen van 1305 sterren waarbij door de Kepler in totaal 2025 planeten zijn ontdekt. Uit deze spectra kan men de grootte van de sterren en hun planeten veel beter afleiden.

Het nieuwe onderzoek is gepubliceerd in The Astronomical Journal. Het team concentreerde zich op 909 planeten behorende bij 355meervoudige planeetsystemen. Deze planeten bevinden zich op een afstand van 1000 tot 4000 lichtjaar van de Aarde. Een statistische analyse leverde twee opmerkelijke patronen op. Ze ontdekten de astronomen dat exoplaneten de neiging hebben ongeveer veen groot te zijn als hun buren. Als een planeet klein is dan is de volgende planeet die om die ster draait meestal ook klein en als een planeet groot is dan is de volgende planeet bij die ster meestal ook groot. Ook ontdekten ze dat planeten die om dezelfde ster draaien allemaal ongeveer even ver van elkaar zijn verwijderd.

Planeten hebben de neiging om allemaal ongeveer even groot te zijn en gelijkmatig te zijn verdeeld in het stersysteem. De onderzoekers vergelijken het met erwten in een peul.

De gelijkaardige groottes en de verdeling van de banen van de planeten hebben implicaties over hoe planeetsystemen ontstaan. In de klassieke theorie over het ontstaan van planeten ontstaan planeten uit een protoplanetaire schijf die om de nieuw ontstane ster draait. Deze planeten kunnen mogelijk ontstaan in een compacte configuratie met gelijke groottes en een regelmatige verdeling van de banen net zoals het nu waargenomen patroon bij exoplaneten. Echter in ons eigen zonnestelsel verschilt de verdeling van de banen van de binnenplaneten behoorlijk en dat geldt ook voor de verschillen in hun grootte. Er is overtuigend bewijs dat de grote planeten Jupiter en Saturnus de structuur van het jonge zonnestelsel danig hebben aangetast waarbij de vier aardse planeten ver van elkaar om de Zon draaien. Dat dit bij andere planetensystemen niet wordt waargenomen komt misschien doordat ze kort na hun ontstaan niet zijn verstoord.

Om deze hypothese te testen wordt er momenteel, met behulp van de Keck telescoop, een nieuwe studie uitgevoerd waarbij men zoekt naar overeenkomsten in andere planeetsystemen en Jupiter. De planeetsystemen die werden onderzocht hadden allemaal meerdere planeten die in nauwe banen om hun ster draaien. Vanwege de beperkte duur van de Keplermissie is er weinig bekend over wat voor soort planeten, als ze al bestaan, er zich bevinden op grotere afstanden bij deze planeetsystemen. De onderzoekers hopen te kunnen testen of de aan- of afwezigheid van Jupiterachtige planeten op grote afstanden een relatie hebben met de patronen in het binnenste gedeelte van deze planeetsystemen.

Los van de verdeling van de buitenste planeten zoeken astronomen naar een verklaring van de overeenkomsten tussen planeten in de binnenste delen van andere zonnestelsels. Als het lukt om een factor te ontdekken die de grootte van planeten bepaald kan dit mogelijk helpen bij het onderzoek welke sterren aardse planten hebben die geschikt zijn voor leven.

Het artikel “The California-Kepler Survey V. Peas in a Pod: Planets in a Kepler Multi-planet System are Similar in Size and Regularly Spaced” is gepubliceerd in The Astronomical Journal.

 

Eerste publicatie: 10 januari 2018
Bron: Phys.org en anderen