Persbericht

Astronomen vinden wereld met dikke, onbewoonbare atmosfeer en ijskern

16 december 2009

Astronomen hebben een tweede superaarde [1] ontdekt waarvan ze de massa en grootte hebben kunnen bepalen. Die geven belangrijke aanwijzingen over de structuur van deze exoplaneet. Het is ook de eerste superaarde waar een atmosfeer is gevonden. De exoplaneet, die draait rond een kleine ster op slechts 40 lichtjaar afstand, is heel belangrijk in de zoektocht naar bewoonbare werelden. De planeet, GJ1214b, heeft een massa van zes keer die van de aarde en bestaat waarschijnlijk voor een groot deel uit ijs. Het oppervlak lijkt kokend heet en de planeet is omgeven door een dikke atmosfeer die de planeet onbewoonbaar maakt voor leven zoals we dat op aarde kennen.

De ontdekking van de planeet bij de lage-massa ster GJ 1214 [2] wordt deze week gepubliceerd in Nature. Het is de tweede keer dat de planeetovergang van een superaarde is ontdekt, na de recente ontdekking van de planeet Corot-7b [3]. Een overgang vindt plaats wanneer een planeet gezien vanaf de aarde precies voor zijn ster langs beweegt en daarbij een gedeelte van het sterlicht verduistert. De nieuw ontdekte planeet is ongeveer zes keer zo zwaar als de aarde en 2,7 keer zo groot, ongeveer half zo groot als de ijsgiganten Uranus en Neptunus.

Hoewel de massa van GJ1214b gelijk is aan die van Corot-7b, is hij veel groter. Dit suggereert dat de samenstelling van de twee planeten verschillend is. Corot-7b heeft waarschijnlijk een rotsachtige kern en zou bedekt kunnen zijn met lava, terwijl astronomen denken dat GJ1214b voor driekwart bestaat uit ijs en verder uit silicium en ijzer.

GJ1214b draait in 38 uur om zijn moederster, op een afstand van slecht twee miljoen kilometer – zeventig keer dichter bij zijn ster dan de afstand van de aarde tot de zon. “Omdat de planeet zo dicht bij zijn moederster staat, heeft hij een oppervlaktetemperatuur van ongeveer 200 graden Celsius, te heet voor water in vloeibare vorm”, zegt David Charbonneau, eerste auteur van de paper over deze ontdekking.

Toen de astronomen de grootte van GJ1214b vergeleken met theoretische planeetmodellen, ontdekten ze dat GJ1214b veel groter is dan de modellen voorspelden. Het bleek dat de planeet een atmosfeer heeft van 200 kilometer dik. “Door deze atmosfeer, die veel dikker is dan die van de aarde, is er een hoge druk en geen licht, zodat leven zoals wij dat kennen er onmogelijk is”, zegt Charbonneau, “maar deze omstandigheden zijn wel erg interessant, omdat er bepaalde complexe chemische reacties kunnen plaatsvinden.”

“GJ1214b biedt de eerste mogelijkheid om een nieuwgevormde atmosfeer van een exoplaneet te bestuderen, omdat de planeet te heet is om lange tijd een atmosfeer vast te houden”, voegt teamlid Xavier Bonfils toe. “We kunnen zelfs met de huidige faciliteiten zijn atmosfeer onderzoeken, omdat de planeet relatief zo dichtbij staat.”

De planeet is ontdekt tijdens het Mearth-project, waarbij 2000 lage-massa-sterren worden geobserveerd om te kijken of er planeten omheen bewegen [4]. De astronomen gebruikten de uiterst gevoelige HARPS-spectrograaf op ESO’s 3,6 meter telescoop op La Silla in Chili om te bevestigen dat het inderdaad om een planeet gaat en om zijn massa te berekenen (met de zogenoemde Doppler-methode). HARPS is door zijn ongeëvenaarde stabiliteit en precisie ’s werelds meest succesvolle speurder naar kleine exoplaneten.

“Dit is de tweede superaarde waarvan massa en grootte berekend konden worden zodat we de dichtheid en structuur konden bepalen”, zegt co-auteur Stephane Udry. “In allebei de gevallen waren de data van HARPS essentieel om de planeet te kunnen karakteriseren.”

“De verschillen in samenstelling tussen deze twee planeten zijn belangrijk in de zoektocht naar bewoonbare werelden”, concludeert Charbonneau. Als superaardes een atmosfeer hebben zoals GJ1214b, dan is de ontwikkeling van leven zoals wij dat op aarde kennen onmogelijk.

Noten

[1] Een superaarde is een planeet met een massa van één tot tien aardmassa’s. Een exoplaneet is een planeet die draait om een andere ster dan de zon.

[2] De ster GJ1214 is vijf keer zo klein als de zon en driehonderd keer minder helder.

[3] Corot-7b is de kleinste exoplaneet die we kennen en heeft een dichtheid vergelijkbaar met de aarde, wat wijst op een rotsachtige wereld. Deze exoplaneet is ontdekt door de CoRoT satelliet, zijn eigenschappen zijn bepaald door HARPS (ESO33/09).

[4] Het MEarth project maakt gebruik van acht kleine telescopen met een diameter van 40 centimeter, op de top van Mount Hopkins, Arizona, USA. MEarth zoekt naar sterren die in helderheid variëren, met als doel planeten te vinden die voor de sterren langs bewegen. Tijdens zo’n mini-eclips neemt de planeet een klein beetje sterlicht weg, waardoor de ster eventjes zwakker schijnt. NASA’s Kepler missie maakt ook gebruik van overgangen bij zijn zoektocht naar aardachtige planeten rond zonachtige sterren. Bij zulke systemen is het verschil in lichtsterkte slecht een tienduizendste deel. De precisie die nodig is om deze verschillen te ontdekken betekent dat er alleen vanuit de ruimte naar zulke systemen kan worden gezocht. Een superaarde die voor een kleine rode dwergster langs draait veroorzaakt echter een grotere afname in helderheid en een sterker signaal, dat waarneembaar is vanaf de aarde.

Meer informatie

Dit onderzoek is gepresenteerd in een paper die deze week in Nature verschijnt (“A Super-Earth Transiting a Nearby Low-Mass Star”, by David Charbonneau et al.).

Het team bestaat uit David Charbonneau, Zachory K. Berta, Jonathan Irwin, Christopher J. Burke, Philip Nutzman, Lars Buchhave, David W. Latham, Ruth A. Murray-Clay, Matthew J. Holman, and Emilio E. Falco (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, USA), Christophe Lovis, Stephane Udry, Didier Queloz, Francesco Pepe, en Michel Mayor (Observatoire de Genève, Zwitserland), Xavier Bonfils, Xavier Delfosse, en Thierry Forveille (University Joseph Fourier — Grenoble 1/CNRS, LOAG, Grenoble, Frankrijk), en Joshua N. Winn (Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, MIT, Cambridge, USA).  

ESO, de Europese Zuidelijke Sterrenwacht, is de belangrijkste intergouvernementele sterrenkundeorganisatie in Europa en wereldwijd het meest productieve astronomische observatorium. ESO wordt ondersteund door 14 landen: België, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Italië, Nederland, Oostenrijk, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland. ESO voert een ambitieus programma uit gericht op het ontwerp, de bouw en de exploitatie van krachtige grondobservatoria die astronomen in staat stellen om belangrijke wetenschappelijke ontdekkingen te doen. ESO speelt ook een leidende rol in het bevorderen en organiseren van samenwerking in het sterrenkundig onderzoek. ESO exploiteert drie observatielocaties van wereldklasse in Chili: La Silla, Paranal en Chajnantor. Op Paranal exploiteert ESO de Very Large Telescope (VLT), 's werelds meest geavanceerde optische observatorium en ESO is de Europese partner van de revolutionaire telescoop ALMA. ESO is momenteel bezig met ontwerpstudies voor de 42-meter Europese Extremely Large optische/nabij-infrarood Telescoop ( E-ELT), die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.

Links

• Research paper
• Meer informatie: Exoplanet Media Kit (PDF)

Contact

Stéphane Udry
Geneva University, Switzerland
Geneva, Switzerland
Tel: +41 22 379 2467
E-mail: stephane.udry@unige.ch

Xavier Bonfils
Université Joseph Fourier - Grenoble 1 / CNRS, Laboratoire d'Astrophysique de Grenoble (LAOG), France
France
Tel: +33 47 65 14 215
E-mail: xavier.bonfils@obs.ujf-grenoble.fr

David Charbonneau
Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics
Cambridge, USA
Tel: +1 617 496 6515
E-mail: dcharbon@cfa.harvard.edu

Marieke Baan (Perscontact Nederland)
ESO Science Outreach Network en NOVA Informatie Centrum
Tel: +31(0)20-5257480
E-mail: eson-netherlands@eso.org

Connect with ESO on social media