Twee jonge planeten in de groei gezien bij een jonge ster

Artist impression van planeten bij de ster PDS 70
Deze artist impressie toont twee gasreuzen die om de ster PDS 70 draaien. Doordat ze nog steeds materiaal opnemen van de accretieschijf groeien deze planeten nog steeds. Ze hebben op deze manier een grote opening gemaakt in de schijf. De opening strekt zich uit tot de banen van Uranus en Neptunus in ons eigen zonnestelsel. Credit: J. Olmsted (STScI)

Astronomen hebben twee exoplaneten rechtstreeks weten waar te nemen. De twee planeten maken beiden een leegte in de planetaire schijf rondom een jonge ster. Er zijn nog niet zo heel erg veel exoplaneten rechtstreeks waargenomen en het is nu voor de tweede keer dat een meervoudig planeetsysteem rechtstreeks werd gefotografeerd. Het eerste meervoudig planetensysteem waren vier planeten bij de ster HR 8799. Anders dan HR 8799 zijn deze planeten nog steeds groeiende doordat ze materiaal uit de accretieschijf rond de ster opnemen.

De ster is bekend als PDS 70 en bevindt zich op een afstand van ongeveer 370 lichtjaar van de Aarde. De ster is ongeveer 6 miljoen jaar oud en is slechts een beetje kleiner en lichter dan onze Zon. De ster is nog steeds gas uit de accretieschijf aan het opnemen. De ster is omringd door een grote schijf van gas en stof die een grote opening heeft tussen 3 en 6 miljard kilometer

De binnenste planeet heet PDS 70 b. Deze planeet bevindt zich in de opening van de schijf op een afstand van ongeveer 3,2 miljard kilometer van de ster. Dit is vergelijkbaar met de afstand van Uranus tot de Zon. De onderzoekers schatten de massa van de planeet tussen 4 en 17 maal de massa van Jupiter. Deze planeet werd in 2018 voor het eerst gezien.

De nieuw ontdekte planeet heet PDS 70 c. Deze planeet bevindt in de buurt van de buitenste rand van de opening op een afstand van ongeveer 6 miljard kilometer tot de ster. Deze afstand is vergelijkbaar met de afstand van Neptunus tot de Zon. Deze planeet is minder zwaar dan planeet b. De massa wordt geschat op 1 tot 10 maal de massa van Jupiter. De twee planeten draaien in een bijna 2:1 resonantie. Dit betekent dat de binnenste planeet twee keer om de ster draait en in die tijd doet de buitenste planeet dat eenmaal.

De ontdekking van deze twee planeten is belangrijk omdat ze ene direct bewijs leveren dat planeten tijdens hun ontstaan voldoende materiaal uit de protoplanetaire schijf kunnen opnemen om er een waarneembare opening in te maken.

De twee exoplaneten bij de ster PDS 70
PDS 70 is pas het tweede meervoudige planetenstelsel dat rechtstreeks is waargenomen. Door gebruik te maken van een combinatie van adaptieve optiek en dataverwerking waren de astronomen in staat om het licht van de centrale ster (gemarkeerd met een witte ster) weg te filteren waardoor de twee exoplaneten zichtbaar werden. PDS 70 b (linksonder) heeft een massa van 4 tot 17 maal de massa van Jupiter en PDS 70 c (rechtsboven) heeft een massa van 1 tot 10 maal de massa van Jupiter. Credit: ESO and S. Haffert (Leiden Observatory)

Astronomen kunnen met behulp van telescopen als ALMA, Hubble en grote optische telescopen die met adaptieve optiek zijn uitgerust accretieschijven met ringen en openingen zien bij andere sterren. Maar de open vraag is altijd geweest of er ook planeten zijn. In dit geval kan die vraag positief worden beantwoord.

Het team vond PDS 70 c vanaf de grond. Ze deden dit met de MUSE spectrograaf die is gekoppeld aan de Very Large Telescope van de ESO in Chili. MUSE maakt gebruik de hoge resolutie van de 8 meter telescoop die is uitgerust met 4 lasers en de spectrale resolutie van MUSE die het mogelijk maakt om licht dat door waterstof wordt uitgezonden te detecteren. Waterstof is een teken dat er een accretieschijf van gas aanwezig is.

Deze nieuwe techniek was ontwikkeld om sterrenstelsels en groepen sterren met een hogere ruimtelijke resolutie te bestuderen. Alhoewel er niet voor ontworpen is de nieuwe techniek ook geschikt voor het vastleggen van exoplaneten.

Sebastiaan Haffert van de Universiteit van Leiden en hoofdauteur van het artikel was verrast door de ontdekking van de tweede planeet.

In de toekomst zal de James Webb Space Telescope van de NASA vermoedelijk ook in staat zijn om dit systeem en andere kraamkamers van planeten te onderzoeken. De JWST zal daarbij gebruik maken van een vergelijkbare spectrale techniek om op verschillende golflengtes waterstof te detecteren en hieruit de temperatuur en de dichtheid van het gas in de protoplanetaire schijf te bepalen. Op deze manier kan dan de groei van grote planeten worden waargenomen. Het systeem kan mogelijk ook gebruikt worden bij de WFIRST-missie. Deze missie zal worden uitgerust met een zeer geavanceerde coronograaf die het sterlicht kan blokkeren en zo zwakker licht van de omringende e schijf en begeleidende planeten kan waarnemen.

Dee resultaten van het onderzoek werden op 3 juni 2019 gepubliceerd in het tijdschrift Nature Astronomy.

 

Eerste publicatie: 4 juni 2019
Bron: ESO/Hubble




%d bloggers liken dit: