De dwerg had ook andere werelden bij zich!
25 april 2007
Astronomen hebben de tot nu toe meest aarde-achtige planeet buiten ons zonnestelsel ontdekt, een exoplaneet met een straal die slechts 50% groter is dan de aarde en die in staat is vloeibaar water te hebben. Met behulp van de ESO 3,6-m telescoop heeft een team van Zwitserse, Franse en Portugese wetenschappers een super-Aarde ontdekt die ongeveer 5 keer zo zwaar is als de Aarde en die rond een rode dwerg draait, waarvan al bekend was dat hij een planeet van Neptunus-massa herbergt. De astronomen hebben ook sterke aanwijzingen voor de aanwezigheid van een derde planeet met een massa van ongeveer 8 aardmassa’s.
Deze exoplaneet – zoals astronomen planeten rond een andere ster dan de zon noemen – is de kleinste die tot nu toe ooit is gevonden en hij voltooit een volledige baan in 13 dagen. Hij staat 14 keer dichter bij zijn ster dan de aarde bij de zon vandaan staat. Maar omdat zijn gastster, de rode dwerg Gliese 581 , kleiner en kouder is dan de zon – en dus minder lichtgevend – ligt de planeet toch in de bewoonbare zone, het gebied rond een ster waar water vloeibaar zou kunnen zijn! De naam van de planeet is Gliese 581 c.
“We hebben geschat dat de gemiddelde temperatuur van deze superaarde tussen 0 en 40 graden Celsius ligt, en water zou dus vloeibaar zijn,” legt Stéphane Udry uit, van het Observatorium van Genève (Zwitserland) en hoofdauteur van het artikel waarin het resultaat wordt gerapporteerd. “Bovendien zou zijn straal slechts 1,5 maal zo groot zijn als die van de aarde, en modellen voorspellen dat de planeet ofwel rotsachtig zou moeten zijn – zoals onze aarde – ofwel volledig bedekt met oceanen,” voegt hij eraan toe.
“Vloeibaar water is van cruciaal belang voor het leven zoals wij dat kennen,” zegt Xavier Delfosse, een lid van het team van de Universiteit van Grenoble (Frankrijk). “Vanwege zijn temperatuur en relatieve nabijheid zal deze planeet hoogstwaarschijnlijk een zeer belangrijk doelwit zijn van de toekomstige ruimtemissies gewijd aan de zoektocht naar buitenaards leven. Op de schatkaart van het heelal zou men geneigd zijn deze planeet met een X te markeren.”
De gastster, Gliese 581, behoort tot de 100 dichtstbijzijnde sterren, en staat slechts 20,5 lichtjaar van ons vandaan in het sterrenbeeld Weegschaal. Hij heeft een massa van slechts een derde van de massa van de zon. Zulke rode dwergen zijn intrinsiek minstens 50 keer zwakker dan de zon en zijn de meest voorkomende sterren in ons melkwegstelsel: van de 100 dichtstbijzijnde sterren behoren er 80 tot deze klasse.
“Rode dwergen zijn ideale doelen voor het zoeken naar planeten met een lage massa waar water vloeibaar zou kunnen zijn. Omdat zulke dwergen minder licht uitstralen, ligt de bewoonbare zone veel dichter bij hen dan bij de zon,” benadrukt Xavier Bonfils, een medewerker van de universiteit van Lissabon. Planeten die in deze zone liggen, zijn dan gemakkelijker op te sporen met de radiale-snelheidsmethode , de meest succesvolle methode om exoplaneten op te sporen.
Twee jaar geleden vond hetzelfde team van astronomen al een planeet rond Gliese 581 (zie ESO-persbericht eso0539). Met een massa van 15 aardmassa’s, d.w.z. vergelijkbaar met die van Neptunus, draait hij in 5,4 dagen rond zijn gastheerster. De astronomen hadden toen al aanwijzingen voor een andere planeet gezien. Daarom voerden zij nieuwe metingen uit en vonden zij de nieuwe superaarde, maar ook duidelijke aanwijzingen voor een andere, een planeet met een massa van 8 aardmassa die een baan in 84 dagen aflegt. Het planetenstelsel rond Gliese 581 bevat dus niet minder dan 3 planeten van 15 aardmassa’s of minder, en is als zodanig een vrij opmerkelijk systeem.
De ontdekking werd gedaan dankzij HARPS (High Accuracy Radial Velocity for Planetary Searcher), misschien wel de meest nauwkeurige spectrograaf ter wereld. De HARPS bevindt zich op de ESO 3,6-m telescoop in La Silla, Chili, en is in staat om snelheden te meten met een precisie beter dan een meter per seconde (of 3,6 km/h)! HARPS is een van de meest succesvolle instrumenten voor het detecteren van exoplaneten en heeft al verschillende recente records op zijn naam staan, waaronder de ontdekking van een nieuw ‘Trio van Neptunes’ (ESO Persbericht eso0618, zie ook ESO Persbericht eso0427).
De gedetecteerde snelheidsvariaties liggen tussen de 2 en 3 meter per seconde, wat overeenkomt met ongeveer 9 km/h! Dat is de snelheid van een persoon die snel loopt. Zulke minuscule signalen zouden door de meeste van de vandaag beschikbare spectrografen niet onderscheiden kunnen worden van ‘eenvoudige ruis’.
“HARPS is een unieke machine om op planeten te jagen,” zegt Michel Mayor, van het Observatorium van Genève, en hoofdonderzoeker van HARPS. “Gezien de ongelooflijke precisie van HARPS, hebben we onze inspanningen gericht op planeten met een lage massa. En we kunnen zonder twijfel zeggen dat HARPS zeer succesvol is geweest: van de 13 bekende planeten met een massa van minder dan 20 aardmassa’s, zijn er 11 ontdekt met HARPS!”
HARPS is ook zeer efficiënt in het vinden van planetenstelsels, waar minuscule signalen moeten worden blootgelegd. De twee systemen waarvan bekend is dat ze drie planeten met een lage massa hebben – HD 69830 en Gl 581 – werden ontdekt met HARPS.
“En we hebben er alle vertrouwen in dat, gezien de tot nu toe verkregen resultaten, het vinden van een planeet met de massa van de aarde rond een rode dwerg binnen handbereik ligt,” bevestigt Mayor.
Noten
: Met behulp van de radiale-snelheidsmethode kunnen astronomen slechts een minimummassa verkrijgen (aangezien deze wordt vermenigvuldigd met de sinus van de inclinatie van het baanvlak ten opzichte van de gezichtslijn, die onbekend is). Statistisch gezien ligt deze massa echter vaak dicht bij de werkelijke massa van het stelsel. Twee andere stelsels hebben een massa die hier dicht bij ligt. De ijzige planeet rond OGLE-2005-BLG-390L, ontdekt door microlensing met een netwerk van telescopen waaronder die van La Silla (ESO 03/06), heeft een (echte) massa van 5,5 aardmassa’s. Hij draait echter veel verder van zijn kleine gastheerster dan de huidige en is dus veel kouder. De andere is een van de planeten rond de ster Gliese 876. Hij heeft een minimale massa van 5,89 aardmassa’s (en een waarschijnlijke echte massa van 7,53 aardmassa’s) en legt een baan af in minder dan 2 dagen, waardoor hij te heet is voor vloeibaar water.
: Gl 581, of Gliese 581, is de 581e vermelding in de Gliese-catalogus, waarin alle bekende sterren binnen 25 parsecs (81,5 lichtjaar) van de zon zijn opgenomen. Hij werd oorspronkelijk samengesteld door Gliese en gepubliceerd in 1969, en later bijgewerkt door Gliese en Jahreiss in 1991.
: Deze fundamentele waarnemingsmethode is gebaseerd op de detectie van variaties in de snelheid van de centrale ster, als gevolg van de veranderende richting van de zwaartekracht van een (ongeziene) exoplaneet als deze in een baan om de ster draait. De evaluatie van de gemeten snelheidsvariaties maakt het mogelijk de baan van de planeet af te leiden, in het bijzonder de periode en de afstand tot de ster, alsook een minimum massa.
Meer informatie
Dit onderzoek wordt gerapporteerd in een paper dat als Letter to the Editor van Astronomy and Astrophysics is ingediend (“The HARPS search for southern extra-solar planets : XI. Een bewoonbare super-Aarde (5 MEarth) in een 3-planeten systeem”, door S. Udry et al.) De paper is beschikbaar bij http://obswww.unige.ch/~udry/udry_preprint.pdf.
Het team bestaat uit Stéphane Udry, Michel Mayor, Christophe Lovis, Francesco Pepe, en Didier Queloz (Observatorium van Genève, Zwitserland), Xavier Bonfils (Observatorium van Lissabon, Portugal), Xavier Delfosse, Thierry Forveille, en C.Perrier (LAOG, Grenoble, Frankrijk), François Bouchy (Institut d’Astrophysique de Paris, Frankrijk), en Jean-Luc Bertaux (Service d’Aéronomie du CNRS, Frankrijk)
Contactpersonen
Stéphane Udry
Observatorium van de Universiteit van Genève
Genève, Zwitserland
Tel: +41 22 379 22 00
Email: [email protected]
Michel Mayor
Observatorium van de universiteit van Genève
Genève, Zwitserland
Email: [email protected]
Xavier Delfosse
LAOG
Frankrijk
Tel: +33 476 51 42 06
Email: [email protected]
Thierry Forveille
LAOG
Frankrijk
Email: [email protected]
Xavier Bonfils
Lisbonne Observatory
Lisbonne, Portugal
Tel: +351 21 361 67 43
Email: [email protected]
Connect met ESO op sociale media