Exoplaneet: verschil tussen versies

Exoplaneten zijn planeten die draaien om andere sterren dan de Zon. Het bestaan van deze planeten is voornamelijk afgeleid van indirecte waarnemingen en daarop gebaseerde berekeningen. Deze planeten werden voor het eerst ontdekt in de jaren '90, toen de technologie ver genoeg was gevorderd om voldoende gevoelige telescopen te maken. Er worden steeds meer exoplaneten ontdekt en voorlopig (mei 2009) staat de teller op 347 exoplaneten.^[1]

Methodes

Het probleem met planeten rond andere sterren is dat het zeer zwakke lichtbronnen zijn. Ze stralen namelijk zelf geen licht uit, maar weerkaatsen slechts het licht van de ster. En aangezien de planeet meestal relatief dicht bij de ster staat overstraalt deze laatste de andere in duizendvoud. Daarom kunnen telescopen slechts planeten waarnemen in uitzonderlijke omstandigheden, bijvoorbeeld als de planeet bijzonder groot is of nog zeer jong (omdat ze dan nog zeer heet is, kan ze waargenomen worden door haar sterke infrarode straling). Een andere mogelijkheid is wanneer er geen of slechts een zwakke lichtbron in de buurt is, bijvoorbeeld wanneer een planeet cirkelt rondom een bruine dwerg.

Dit laatste is het geval voor de eerste rechtstreeks waargenomen planeet 2M1207 b op 200 lichtjaren van de aarde in het sterrenbeeld Hydra (Waterslang). Haar ontdekking werd aangekondigd op 10 september 2004, waarna een tijdlang controverse volgde of men wel een planeet, dan wel een bruine dwerg had gefotografeerd. In april 2005 bevestigde de ESO aan de hand van nieuwe foto's van de Very Large Telescope, dat het wel degelijk om een zeer grote planeet ging (vijf keer de massa van Jupiter), die op een afstand van 55 astronomische eenheden draait rondom zijn "moederster", in dit geval een bruine dwerg en dus eigenlijk geen echte ster.

Maar de aanwezigheid van een planeet kan op andere manieren worden aangetoond :

1. Dopplerverschuiving of astrometrie: meten of er een wijziging in de draaiing van een ster zit. Die zou worden veroorzaakt door de sterke zwaartekrachtsaantrekking tussen de ster en de exoplaneet. Een voldoende grote planeet zorgt er namelijk voor dat de ster zelf ook een beetje in de richting van de planeet wordt getrokken, en op die manier roteren ze eigenlijk rond een gemeenschappelijk zwaartepunt. Door gebruik te maken van het dopplereffect kan de beweging van de ster gemeten worden. Hiermee kan de baan en de geschatte massa van de exoplaneet worden berekend.
2. Transitmethode: deze is gebaseerd op het feit dat de planeet een deel van de ster afdekt als hij in zijn omloopbaan tussen ons en de ster komt te staan. Op deze manier verandert de lichtintensiteit van de ster op een specifieke manier en kan men ook een berekening maken van de omloopsnelheid van de planeet. Op 5 november 1999 werd bij de ster HD 209458 in het sterrenbeeld Pegasus een planeet ontdekt. Deze planeet, HD 209458b werd korte tijd later ook als eerste exoplaneet met deze zogenaamde transitmethode gedetecteerd.
3. Pulsar timing: pulsars geven flitsen (pulsen) radiostraling met ongeveer regelmatige tussentijden. Uit afwijkingen kan de storende invloed van een exoplaneet die rond de pulsar beweegt blijken.
4. Zwaartekrachtlens: er kan ook gebruik gemaakt worden van het microlens-effect dat veroorzaakt wordt door een ster met een planeet, die voor een achterliggende ster schuiven. De zwaartekracht van het stelsel buigt het licht van de ster op de achtergrond af en veroorzaakt kortstondig een uitstulpsel op het lens-effect. Op deze manier heeft men al exoplaneten ontdekt van slechts 5 tot 15 aardmassa's. Op 22 juni 2003 werd OGLE235-MOA53b de eerste exoplaneet die ontdekt werd via microlensing.
5. Stofschijven rond sterren: waarneming van het stof dat zich in een draaiende schijf rond een ster verzamelt kan leiden tot de ontdekking van een exoplaneet. Het stof straalt in het infrarood. Zo wordt een exoplaneet van epsilon Eridani vermoed.
6. Eclipserende dubbelsterren: om elkaar draaiende sterren die elkaar verduisteren, van ons uit gezien, kunnen in hun lichtkrommes de aanwezigheid van een planeet of planeten verraden.

Geschiedenis

In 1991 ontdekte men aan de Universiteit van Manchester (Engeland) een regelmatige variatie in de pulsfrequentie van de pulsar PSR 1829-10 in het sterrenbeeld Schild. Aanvankelijk, maar zoals later bleek verkeerdelijk, werd dit aanzien als veroorzaakt door een planeet. In hetzelfde jaar werden echter wel de eerste exoplaneten ontdekt door Aleksander Wolszczan en Dale Frail aan het observatorium van Arecibo (Puerto Rico). Het ging om twee exoplaneten met een massa vergelijkbaar met die van de aarde bij de pulsar PSR 1257-12. Deze ligt ongeveer op 1000 lichtjaar afstand in de richting van het sterrenbeeld Maagd. De astronomen waren verrast om planeten aan te treffen rond een pulsar, aangezien de pulsar zelf het restant is van de ontploffing van een supernova. In 1994 ontdekte men bij dezelfde pulsar een derde planeet met een massa zoals onze maan, en in 1996 een vierde planeet met een massa vergelijkbaar met Saturnus. In 2002 trok men echter de eerste claim terug, zodat het pulsarsysteem nu bekend staat met drie exoplaneten.

De eerste exoplaneet rond een normale ster werd in 1995 door de Zwitserse astronoom Michel Mayor bij de ster 51 Pegasi in het sterrenbeeld Pegasus ontdekt en wordt sindsdien 51 Pegasi b genoemd. Hierna volgden in snel tempo nieuwe ontdekkingen van exoplaneten, zelfs van complete exoplanetenstelsels, zoals Upsilon Andromedae. De zoektocht gaat inmiddels onverminderd door en medio 2006 was het aantal van inmiddels bekende exoplaneten de 200 al ruim gepasseerd. Bovendien maakt steeds verdere verfijning van de gebruikte apparatuur het inmiddels ook mogelijk om niet alleen zeer grote, maar ook kleinere planeten te ontdekken.

Aard van de exoplaneten

Gasreuzen

De meeste van deze planeten moeten vanwege hun grote massa gasreuzen zijn zoals onze planeet Jupiter en dus noch bewoonbaar, noch geschikt om op te landen. Een eigenaardigheid die de astronomen bezighoudt, is dat deze reuzenplaneten bijna allemaal zeer dicht bij hun ster staan in vergelijking met ons zonnestelsel. Een mogelijke verklaring is een selectie-effect: deze planeten veroorzaken het sterkste dopplereffect bij de ster en zijn daarom het gemakkelijkst te ontdekken. Het zou later evengoed kunnen blijken dat deze eerder uitzondering dan regel zijn. De recente ontdekking van de exoplaneet OGLE-2005-BLG-390Lb met de methode van gravitationele microlensing lijkt deze laatste veronderstelling te bevestigen.

Rotsplaneten

In augustus 2004 werd een nieuwe fase ingezet toen er een exoplaneet werd ontdekt van slechts 14 aardmassa's. Dit is de eerste ontdekte planeet waarvan verwacht wordt dat het een terrestrische planeet is. Zie ook: superaarde.

Planetenstelsels

Op 15 april 1999 kondigden astronomen van het Anglo-Australian Observatory (Epping, Nieuw-Zuid-Wales) en van de Universiteit van Californië de ontdekking aan van het eerste planetaire systeem met meer dan één planeet rond een normale ster. Uit kleine schommelingen bij de ster Upsilon Andromedae kon men de aanwezigheid afleiden van drie planeten, alle drie met een massa in de orde van grootte van Jupiter. Deze ontdekking bevestigde dat planetensystemen met meer dan een planeet wellicht veel voorkomen, waarmee ook de kans toeneemt dat men vroeg of laat aardachtige planeten vindt waarop leven kan zijn ontstaan.

Op 18 mei 2006 werd de eerste ontdekking van meerdere planeten bij één ster gemeld, waarbij geen Jupiter-achtige planeet werd gevonden. Het gaat om drie planeten met ongeveer 10, 12 en 18 maal de massa van de aarde rond de ster HD69830, die te vinden is in het sterrenbeeld Achtersteven. Bovendien zijn aanwijzingen voor een planetoïdengordel rond deze ster gevonden door de Spitzer Ruimtetelescoop.

Missies

In actie

• 2006: COROT: Op 27 december 2006 lanceerde het Franse CNES (Centre National d’Etudes Spatiales) in samenwerking met o.m. de Europese ruimtevaartorganisatie ESA vanuit de basis Baikonoer in Kazachstan de satelliet Corot om vanaf een baan rond de aarde naar exoplaneten te zoeken.
• 2009^[2]: Kepler-ruimtemissie: Op vrijdag 6 maart 2009 om 22u49 EST (zaterdag 7 maart om 4u49 CET) lanceerde NASA de Kepler-satelliet om de zoektocht naar planeten die meer op onze aarde lijken uit te breiden. Een 100.000-tal sterren zal met de Doppler-methode gemonitord worden om te bepalen hoe frequent aardachtige planeten voorkomen.

Geplande missies (in volgorde van tijdsplanning)

• Mei 2008: Automated Planet Finder (APF):Einde 2007 zou de bouw van de Rocky Planet Finder of Automated Planet Finder (APF) moeten afgewerkt zijn, maar nu voorzien voor mei 2008. Eind juni 2008 waren de werkzaamheden nog niet afgerond.^[3] De verfijnde apparatuur moet het mogelijk maken rotsplaneten met aardmassa's van 1 tot 15 te detecteren, die dichtbij in de in principe bewoonbare zone rond hun ster cirkelen.
• 2015: Darwin: De Europese Ruimtevaartorganisatie wil in 2015 Darwin lanceren om met een aantal ruimtetelescopen te zoeken naar aardachtige planeten in de bewoonbare zones van sterren binnen een afstand van 80 lichtjaren van de aarde. Het is de bedoeling om er beelden van te maken en ook de atmosfeer van deze planeten te onderzoeken om na te gaan of er mogelijk leven kan op voorkomen.
• 2015 of later: SIM PlanetQuest: Aanvullend gaat de SIM PlanetQuest nabijgelegen sterren binnen de 20 lichtjaren onderzoeken op de aanwezigheid van aardachtige planeten (in feite super-aardes, d.w.z. planeten ter grootte van meer dan 1 tot 15 aardmassa's). Men zoekt hierbij ook specifiek naar planeten die rond hun ster draaien binnen 0,1 à 2 astronomische eenheden. Deze lancering is uitgesteld tot minstens 2015.

Uitgestelde missies

• Terrestrial Planet Finder: Kepler en SIM PlanetQuest bereiden de doelen voor waarop de Terrestrial Planet Finder missie zich zou gaan richten. De resolutie van deze telescoop zou minstens eens zo groot moeten zijn als de krachtigste telescoop, namelijk de Hubble Space Telescope, die voorhanden is. De ontwikkeling is momenteel echter op non-actief gezet.

Ontstaan van planeten

In 2005 kondigden astronomen de ontdekking aan van een planeet in een driesterrensysteem (een trinair stersysteem), een observatie die de huidige theorieën over het ontstaan van planeten zou ontkrachten. De planeet, een gasreus die iets groter is dan Jupiter, zou om de zwaarste ster van het HD188753-stelsel draaien, in het sterrenbeeld Zwaan. Het sterrentrio ligt ongeveer 149 lichtjaar van de aarde. De planeet zou elke 80 uur om de hoofdster draaien op een afstand van ongeveer één twintigste van de afstand tussen de aarde en de Zon. De andere twee sterren draaien in 156 dagen om elkaar heen en omcirkelen de hoofdster elke 25,7 jaar op een afstand die ze in ons sterrenstelsel tussen Saturnus en Uranus zou plaatsen. De buitenste sterren ontkrachten de hetejupiterformatietheorie, die zegt dat planeten op "normale" afstanden gevormd worden en dan naar binnen migreren. Dit kan hier niet gebeurd zijn.

Het bestaan van deze planeet kon echter later niet bevestigd worden. In 2007 concludeerde een team astronomen van het Observatorium van Genève dat de planeet niet bestond. Ook latere pogingen om een eventuele planeet te ontdekken leverden niets op.^[4]

Lijst van sterren met meer dan 2 planeten

De massa van de planeten wordt hieronder - tenzij anders vermeld - uitgedrukt in “Jupiters” (het aantal keren de massa van de planeet Jupiter). De massa van Jupiter is 1,899×10²⁷ kg en daarmee 317,83 keer die van de aarde, of omgekeerd : de massa van de aarde uitgedrukt in Jupiters is 0,003146. Onderdelen van een stelsel (dit kunnen onder meer exoplaneten zijn) worden aangeduid met kleine letters, a = ster, b en c twee exoplaneten enzovoorts.

Externe links

• Onderzoeksprojecten
  • The Extrasolar Planets Encyclopaedia (Engels)
  • Het Geneva Extrasolar Planet Search Programma (Engels)

^[bron?]

Zie de categorie Exoplanets van Wikimedia Commons voor mediabestanden over dit onderwerp.

1. ↑ Encyclopedie van exoplaneten
2. ↑ Lancering Kepler
3. ↑ Nieuwsbrief UCO juni 2008
4. ↑ Geen bewijs voor een hete Jupiter rond HD188753 (Engels)