Persbericht

Ontdekking nieuwe exoplaneten stelt theorie over planeetvorming op de proef

13 april 2010

Op de National Astronomy Meeting in Groot-Brittannië is vandaag de ontdekking bekendgemaakt van negen nieuwe exoplaneten. Ze zijn ontdekt met behulp van de transitmethode. Zes exoplaneten binnen een grotere steekproef van 27 blijken in tegenovergestelde richting rond hun moederster te draaien – precies andersom als in ons zonnestelsel. Astronomen combineerden de nieuwe onderzoeksresultaten met eerdere waarnemingen van exoplaneten met een planeetovergang. De ontdekking stelt de huidige theorieën over planeetvorming op de proef en suggereert dat systemen met exoplaneten die ‘hete Jupiters’ worden genoemd, waarschijnlijk geen aard-achtige planeten bevatten.

“Dit zal in het exoplanetenonderzoek inslaan als een bom”, zegt Amaury Triaud, een promovendus van Geneva Observatory, die samen met Andrew Cameron en Didier Queloz, een belangrijk deel van de waarnemingen leidt.

Men denkt dat planeten zich vormen in de stof- en gasschijf rondom een jonge ster. Deze protoplanetaire schijf draait in dezelfde richting als de ster. Tot nu toe werd gedacht dat de planeten die uit die schijf worden gevormd allemaal in ongeveer hetzelfde vlak en in dezelfde richting draaien als hun moederster. Dit is het geval bij de planeten in ons zonnestelsel.

Nadat de astronomen de negen exoplaneten [1] hadden ontdekt met de Wide Angle Search for Planets (WASP [2]), gebruikten ze de HARPS-spectrograaf op ESO’s 3,6-meter telescoop op La Silla in Chili, samen met data van de Zwitserse Euler-telescoop, ook op La Silla, en een aantal andere telescopen om de vondst te bevestigen en de exoplaneten [3] in deze en eerdere surveys te karakteriseren.

De astronomen ontdekten tot hun verbazing dat de omloop van meer dan de helft van alle bestudeerde ‘hete Jupiters’ niet in dezelfde lijn ligt als de rotatie-as van hun moederster. Het bleek zelfs dat zes exoplaneten in dit uitgebreide onderzoek een tegengestelde beweging hebben: ze draaien rond hun ster in de ‘verkeerde’ richting.

“De nieuwe resultaten betwisten de gangbare opvatting dat planeten altijd in dezelfde richting draaien als hun moederster,” zegt Andrew Cameron van de University of St Andrews, die deze week de nieuwe resultaten presenteerde op de National Astronomy Meeting in Glasgow.

Sinds de eerste hete Jupiters vijftien jaar geleden werden ontdekt, is hun oorsprong een raadsel. Deze planeten hebben een massa die gelijk is aan of groter dan die van Jupiter, maar ze draaien in een heel nauwe baan om hun ster heen. Men denkt dat de kernen van reuzenplaneten bestaan uit een mix van steen- en ijsdeeltjes die alleen voorkomen in de koude buitengebieden van planeetsystemen. Hete Jupiters moeten daarom ver van hun moederster zijn gevormd en vervolgens dichterbij zijn gekomen. Veel astronomen dachten dat dit kwam door de interactie met de zwaartekracht van de stofschijf waaruit ze zijn gevormd. Dit scenario duurt een paar miljoen jaar en resulteert in een omloopbaan die op een lijn ligt met de rotatieas van de moederster. De aard-achtige, rotsachtige planeten zouden daarna worden gevormd. Maar de nieuwe waarnemingen kunnen niet met deze theorie worden verklaard.

Om de retrograde exoplaneten te verklaren, stelt een alternatieve migratietheorie dat de geringe afstand van ‘hete Jupiters’ tot hun moederster helemaal niet wordt veroorzaakt door interactie met de stofschijf, maar door gravitationeel getrouwtrek over honderden miljoenen jaren met verder weg gelegen planeten of sterren die zich in een langzamer evolutieproces bevinden. Nadat deze verstoringen een reuzenplaneet in een schuine en uitgerekte baan hebben getrokken, zal de planeet door getijdenwrijving elke keer als hij dicht langs de ster komt energie verliezen. De planeet zal uiteindelijk in een bijna cirkelvormige, maar schuine omloopbaan dicht bij de ster komen. “Een neveneffect van dit proces is dat het alle kleinere, aardachtige planeten in deze systemen zou wegvagen,” zegt Didier Queloz van Geneva Observatory.

Van twee van de retrograde planeten is inmiddels ontdekt dat ze verafgelegen zware begeleiders hebben, die mogelijk de oorzaak van de verstoring zijn. Deze nieuwe resultaten zullen leiden tot een intensieve zoektocht naar begeleidende objecten in andere planeetsystemen.

Dit onderzoek is gepresenteerd tijdens de United Kingdom National Astronomy Meeting (NAM) die deze week plaatsvindt in Glasgow, Schotland. Negen publicaties voorgedragen aan internationale tijdschriften zullen tijdens de NAM worden vrijgegeven, waarvan vier op basis van data verkregen met ESO-telescopen. Het WASP-consortium heeft tijdens deze bijeenkomst de Royal Astronomical Society Group Achievement Award 2010 gekregen.

Noten

[1] Het aantal ontdekte exoplaneten staat op 454.

[2] Deze negen exoplaneten zijn ontdekt met de Wide Angle Search for Planets (WASP). WASP bestaat uit twee observatoria, die elk bestaan uit acht groothoekcamera’s die tegelijkertijd continue de hemel afspeuren op zoek naar planeetovergangen. Een overgang vindt plaats wanneer een planeet gezien vanaf de aarde precies voor zijn ster langs beweegt en daarbij een beetje van het sterlicht verduistert. De acht groothoekcamera’s kunnen miljoenen sterren tegelijkertijd observeren om deze zeldzame overgangen te ontdekken. De WASP-camera’s worden beheerd door een consortium van onder andere Queens University in Belfast, de universiteiten van Keele, Leicester en St Andrews, de Open University, de Isaac Newton Group op La Palma en de Instituto Astrofisica Canarias.

[3] Om de ontdekking en kenmerken van nieuwe planeetovergangen te bevestigen is het nodig om radiale snelheidsmetingen te doen om de schommelingen van de moederster te. Dit wordt gedaan met een wereldwijd netwerk van telescopen die zijn uitgerust met gevoelige spectrometers. Op het noordelijk halfrond leiden de Nordic Optical Telescope op de Canarische Eilanden en het SOPHIE-instrument op de 1,93-meter telescoop in de Haute-Provence in Frankrijk het onderzoek. In het zuiden werden de HARPS-exoplanetenjager op ESO’s 3,6-meter telescoop en de CORALIE-spectrometer op de Euler Swiss telescoop gebruikt om de nieuwe planeten te bevestigen en de hoek te meten die de omloopbaan van elke planeet heeft ten opzichte van de evenaar van zijn moederster. De Faulkes-telescopen van de Las Cumbres Observatory, in Hawaï en Australië, deden de helderheidsmetingen die de afmetingen van de planeten bepalen. Vervolgwaarnemingen van WASP exoplaneet-kandidaten worden verkregen met de Swiss Euler telescoop op La Silla, Chili (in samenwerking met collega’s van Geneva Observatory), op de Nordic Optical Telescope op La Palma en op de 1,93-meter telescoop van het Observatoire de Haute-Provence in Frankrijk (samen met collega’s van het Institut d’Astrophysique van Parijs en het Laboratoire d’Astrophysique in Marseille).

De studies naar de kantelhoeken van de omloopbanen van de WASP-planeten zijn gedaan met het HARPS-instrument op ESO’s 3,6-meter telescoop en met het CORALIE-instrument van de Euler Swiss telescoop, allebei op La Silla, op het zuidelijk halfrond, en de Tautenburg Observatory, McDonald Observatory en de Nordic Optical Telescoop op het noordelijk halfrond.

[4] Hete Jupiters zijn exoplaneten met een massa vergelijkbaar met of groter dan die van Jupiter, maar ze draaien rond hun moederster in een baan die veel dichter bij de moederster ligt dan de planeten in ons zonnestelsel. Omdat ze zowel groot zijn als dicht rond de ster draaien, zijn ze gemakkelijker te ontdekken door het zwaartekrachteffect dat ze op hun moederster hebben en omdat er meer kans is op een planeetovergang. Veel van de eerst ontdekte exoplaneten zijn hete Jupiters.

Meer informatie

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

• Exoplaneet media kit
• De WASP pagina staat

Contact

Didier Queloz
Geneva Observatory, University of Geneva
Geneva, Switzerland
Tel: +41 22 379 2477
E-mail: didier.queloz@unige.ch

Andrew Collier Cameron
University of St Andrews
Scotland
Tel: +44 1334 463147
E-mail: Andrew.Cameron@st-and.ac.uk

Henri Boffin
ESO La Silla-Paranal/E-ELT Press Officer
Garching, Germany
Tel: +49 89 3200 6222
Mobiel: +49 174 515 43 24
E-mail: hboffin@eso.org

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