Persbericht

Exoplaneet op de voet gevolgd

10 juni 2010

Voor het eerst zijn sterrenkundigen erin geslaagd om de beweging van een exoplaneet te volgen, terwijl deze van de ene kant van zijn moederster naar de andere bewoog. De planeet heeft de kleinste baan van alle tot nog toe rechtstreeks waargenomen exoplaneten: zijn afstand tot de ster is vergelijkbaar met die van Saturnus tot de zon. Wetenschappers denken dat hij op soortgelijke wijze is ontstaan als de reuzenplaneten in ons zonnestelsel. Omdat de ster zo jong is, bewijst deze ontdekking dat gasreuzen zoals deze binnen een paar miljoen jaar kunnen ontstaan – uitgesproken snel naar kosmische maatstaven.

De ster Bèta Pictoris is maar twaalf miljoen jaar oud – minder dan drie duizendste van de leeftijd van de zon – en is 75% zwaarder dan onze moederster. Hij bevindt zich op een afstand van ongeveer zestig lichtjaar in de richting van het sterrenbeeld Pictor (Schilder) en is een van de bekendste voorbeelden van een ster met omringende stofschijf [1]. Uit eerdere waarnemingen blijkt dat deze schijf enigszins gekromd is, dat er schuin op de hoofdschijf een secundaire schijf staat en dat er kometen naar de ster toe vallen. ‘Dat waren indirecte, maar duidelijke aanwijzingen dat er een zware planeet aanwezig moest zijn, en onze nieuwe waarnemingen tonen dat onomstotelijk aan,’ zegt teamleider Anne-Marie Lagrange. ‘Omdat de ster zo jong is, bewijzen onze resultaten dat in zo’n stofschijf binnen slechts enkele miljoenen jaren reuzenplaneten kunnen ontstaan.’

Recente waarnemingen hebben aangetoond dat de schijven rond jonge sterren zich binnen enkele miljoenen jaren verspreiden, en dat de vorming van reuzenplaneten zich sneller moet voltrekken dan voorheen werd gedacht. Bèta Pictoris vormt het duidelijke bewijs dat zo’n snelle vorming inderdaad mogelijk is.

In 2003, 2008 en 2009 heeft het onderzoeksteam het instrument NAOS-CONICA (of NACO [2]), gekoppeld aan een van de 8,2-meter telescopen van ESO’s Very Large Telescope (VLT), gebruikt om de directe omgeving van Bèta Pictoris te bestuderen. In 2003 werd een zwakke lichtbron in de schijf gezien (eso0842), maar toen kon nog niet helemaal worden uitgesloten dat het een achtergrondster betrof. Op nieuwe opnamen uit 2008 en het voorjaar van 2009 is de bron echter verdwenen! Op de meest recente waarnemingen, uit het najaar van 2009, is het object aan de andere kant van de schijf zien: klaarblijkelijk ging het een tijdje schuil achter de ster of is het (onzichtbaar door de sterrengloed) vóór de ster langs bewogen. Dit bewijst dat de zwakke lichtbron inderdaad een planeet is die om Bèta Pictoris draait. De waarnemingen geven ook een indruk van de afmetingen van zijn omloopbaan.

In totaal zijn nu van een stuk of tien exoplaneten opnamen gemaakt. Van deze heeft de planeet van Bèta Pictoris (die de aanduiding ‘Bèta Pictoris b’ heeft gekregen) de kleinste omloopbaan. Zijn afstand tot de ster varieert van acht tot vijftien keer de afstand zon-aarde – oftewel 8-15 astronomische eenheden – wat ongeveer overeenkomt met de afstand van Saturnus tot de zon. ‘De korte omlooptijd van de planeet stelt ons in staat om binnen vijftien tot twintig jaar een complete baanomloop vast te leggen. En het verdere onderzoek van Bèta Pictoris b zal waardevolle inzichten opleveren over de fysische en chemische eigenschappen van de atmosfeer van de jonge reuzenplaneet,’ aldus onderzoeker-in-opleiding Mickael Bonnefoy.

De planeet is ongeveer negen keer zo zwaar als de planeet Jupiter en heeft daarmee de juiste massa en positie om de waargenomen kromming in het binnenste gedeelte van de stofschijf van Bèta Pictoris te verklaren. Zijn ontdekking vertoont daardoor enige overeenkomst met de voorspelling van het bestaan van Neptunus door de negentiende-eeuwse sterrenkundigen Adams en Le Verrier, die op waarnemingen van de baanbeweging van Uranus was gebaseerd.

‘Net als de planeten die bij de jonge, zware sterren Fomalhaut en HR8799 zijn ontdekt, wijst het bestaan van Bèta Pictoris b erop dat super-Jupiters mogelijk veelvoorkomende bijproducten zijn van de vorming van zware sterren,’ legt teamlid Gael Chauvin uit.

Zulke planeten verstoren de schijven rond hun sterren, waardoor structuren ontstaan die gemakkelijk waarneembaar zouden moeten zijn met de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), de revolutionaire telescoop die ESO momenteel samen met internationale partners aan het bouwen is.

Nog een paar andere planeetkandidaten zijn gefotografeerd, maar deze zijn stuk voor stuk verder van hun moederster verwijderd dan Bèta Pictoris b. Als ze zich in ons zonnestelsel zouden bevinden, zouden zij allemaal in de buurt van of voorbij de baan van de verste planeet (Neptunus) te vinden zijn. Het ontstaansproces van deze verre planeten verloopt waarschijnlijk heel anders dan van die in ons zonnestelsel en bij Bèta Pictoris.

‘De recente directe opnamen van exoplaneten – waarvan vele zijn gemaakt met de VLT – tonen aan hoe divers planetenstelsels kunnen zijn,’ aldus Lagrange. ‘Van deze is Bèta Pictoris b het meest veelbelovende geval van een planeet die op dezelfde manier is ontstaan als de reuzenplaneten in ons zonnestelsel.’

Noten

[1] Stofschijven bestaan uit fijn materiaal dat is ontstaan door onderlinge botsingen tussen grotere hemellichamen, zoals planeten-in-wording of planetoïden. Het zijn grotere versies van de zodiakale stofband in ons zonnestelsel. De schijf rond Bèta Pictoris was de eerste in zijn soort die gefotografeerd is; hij strekt zich uit over een afstand van ongeveer duizend astronomische eenheden (duizend keer de afstand zon-aarde).

[2] NACO is een instrument van ESO’s Very Large Telescope in Chili, dat gebruik maakt van adaptieve optiek. Dankzij adaptieve optiek kunnen sterrenkundigen het vertroebelende effect van de aardatmosfeer grotendeels opheffen en zeer scherpe opnamen maken.

Meer informatie

Dit onderzoek is gepresenteerd in een artikel dat deze week in het tijdschrift Science verschijnt(‘A Giant Planet Imaged in the disk of the Young Star Beta Pictoris,’ door A.-M. Lagrange et al.).

Het team bestaat uit  A.-M. Lagrange, M. Bonnefoy, G. Chauvin, D. Ehrenreich en D. Mouillet  (Laboratoire d'Astrophysique de l'Observatoire de Grenoble, Université Joseph Fourier, CNRS, Frankrijk), D. Apai (Space Telescope Science Institute, Baltimore, VS), A. Boccaletti, D. Gratadour, D. Rouan en S. Lacour (LESIA, Observatoire de Paris-Meudon, Frankrijk), en M. Kasper (ESO).

ESO, de Europese Zuidelijke Sterrenwacht, is de belangrijkste intergouvernementele sterrenkundeorganisatie in Europa, en het meest productieve astronomische observatorium ter wereld. 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 het beheer van krachtige grondobservatoria die astronomen in staat stellen om belangrijke wetenschappelijke ontdekkingen te doen. ESO speelt ook een leidende rol bij het bevorderen en organiseren van samenwerking op sterrenkundig gebied. ESO beheert drie waarnemingslocaties van wereldklasse in Chili: La Silla, Paranal en Chajnantor. Op Paranal staat ESO’s Very Large Telescope (VLT), de meest geavanceerde optische sterrenwacht ter wereld. Ook is ESO de Europese partner van de revolutionaire telescoop ALMA. Daarnaast is ESO 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

• Onderzoeksartikel
• Meer informatie: persinformatie exoplaneten

Contact

Anne-Marie Lagrange
LAOG
Grenoble, France
Tel: +33 4 7651 4203
Mobiel: +33 6 89 17 40 98
E-mail: anne-marie.lagrange@obs.ujf-grenoble.fr

Henri Boffin
ESO La Silla, Paranal and E-ELT press officer
Garching, Germany
Tel: +49 89 3200 6222
Mobiel: +49 174 515 4324
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