Persbericht

Een verrassende planeet met drie zonnen

7 juli 2016

Een team van astronomen heeft het SPHERE-instrument van ESO’s Very Large Telescope gebruikt om een opname te kunnen maken van de eerste planeet in een wijde omloopbaan die ooit in een drievoudig stersysteem is aangetroffen. Verwacht werd dat zo’n planeetbaan instabiel zou zijn, wat ertoe zou leiden dat de planeet al snel uit het systeem verstoten zou worden. Maar op de een of andere manier heeft deze planeet het overleefd. Deze onverwachte ontdekking wijst erop dat zulke systemen vaker voorkomen dan gedacht. De resultaten van de waarnemingen zullen op 7 juli 2016 online worden gepubliceerd op de site van het tijdschrift Science.

De thuisplaneet van Star Wars-held Luke Skywalker – Tatooine – is een vreemde wereld met twee zonnen aan de hemel. Maar nu hebben astronomen een nóg vreemdere wereld ontdekt, waar het soms gedurende meer dan een mensenleven de hele dag door licht is en er dagelijks drie zonsopkomsten en -ondergangen plaatsvinden.

De exotische wereld is ontdekt door een team van astronomen onder leiding van de Universiteit van Arizona (VS), die daartoe opnamen hebben gemaakt met ESO’s Very Large Telescope (VLT) in Chili. De planeet, HD 131399Ab [1], is een uniek object: zijn omloopbaan om de helderste van de drie sterren is verreweg de wijdste die ooit in een meervoudig stersysteem is waargenomen. Zulke banen zijn vaak instabiel, vanwege de complexe en veranderlijke zwaartekrachtsaantrekking van de beide andere sterren in het systeem. Dat hier ook planeten in stabiele banen zouden worden aangetroffen werd zeer onwaarschijnlijk geacht.

HD 131399Ab staat op een afstand van ongeveer 320 lichtjaar in het sterrenbeeld Centaurus. Met een leeftijd van ongeveer 16 miljoen jaar behoort hij tot de jongste exoplaneten die tot nu toe zijn ontdekt. Bovendien is het een van de weinige planeten waar directe opnamen van zijn gemaakt. En binnen deze laatste categorie is hij een van de ‘koudste’ (580 °C) en ‘zwaarste’ (4 Jupitermassa’s).

‘HD 131399Ab is een van de weinige exoplaneten waar directe opnamen van zijn gemaakt, en het is de eerste in zo’n interessante dynamische configuratie’, zegt Daniel Apai van de Universiteit van Arizona (VS), een van de co-auteurs van het nieuwe onderzoeksverslag.

‘Gedurende ongeveer de helft van elke planeetomloop, die 550 aardse jaren duurt, zijn er drie sterren aan de hemel te zien. De zwakkere twee staan altijd veel dichter bij elkaar; hun schijnbare afstand tot de helderste ster verandert in de loop van het jaar,’ voegt Kevin Wagner – hoofdauteur en ontdekker van HD 131399Ab [2] – daaraan toe.

Wagner, die promovendus is aan de Universiteit van Arizona, merkte de planeet op tussen honderden kandidaatplaneten en gaf leiding aan de vervolgwaarnemingen die nodig waren om de kenmerken van het object te verifiëren.

HD 131399Ab is de eerste exoplaneet die ontdekt is met het  SPHERE-instrument van de VLT. SPHERE is gevoelig voor infrarood licht, waardoor hij de warmtesignatuur van jonge planeten kan ontdekken. Voor dat doel is het instrument voorzien van geavanceerde optiek die corrigeert voor de turbulenties in de aardatmosfeer en het verblindende licht van de moedersterren afschermt.

Hoewel de precieze baan die de planeet ten opzichte van zijn moedersterren volgt pas kan worden vastgesteld als er meer langetermijnwaarnemingen beschikbaar zijn, wijzen simulaties op basis van de reeds beschikbare waarnemingen erop dat de dubbelster, bestaande uit de wat lichtere sterren HD 131399B en -C, op een afstand van ongeveer 300 AE (300 keer de gemiddelde afstand  zon-aarde) om HD 131399A cirkelt. Deze laatste – de helderste van het gezelschap – heeft tachtig procent meer massa dan de zon. De sterren B en C wentelen om elkaar op een onderlinge afstand die vergelijkbaar is met de afstand zon-Saturnus.

Volgens dit scenario beweegt planeet HD 131399Ab op een afstand van ongeveer 80 AE om de ster A – dat is ongeveer tweemaal de afstand zon-Pluto en ongeveer een derde van de afstand tussen ster A en de dubbelster B/C. De auteurs benadrukken dat ook andere baanscenario’s mogelijk zijn. Het wachten is op reeds geplande vervolgwaarnemingen die meer duidelijkheid moeten geven over de stabiliteit en vorm van de omloopbaan van de planeet.

‘Als de planeet wat verder verwijderd was geweest van de zwaarste ster in het systeem, zou hij al verstoten zijn geweest,’ legt Apai uit. ‘Onze computersimulaties hebben aangetoond dat dit type omloopbaan stabiel kan zijn, maar al bij het minste of geringste heel snel instabiel wordt.’

Planeten in meervoudige stersystemen kunnen rekenen op de warme belangstelling van astronomen en planeetwetenschappers, omdat zij illustreren hoe de vorming van planeten onder zulke extreme omstandigheden in zijn werk gaat. Hoewel meervoudige stersystemen ons aardbewoners, die het met één ster moeten doen, heel exotisch voorkomen, zijn ze eigenlijk net zo gewoon als enkelvoudige sterren.

‘Het is onduidelijk hoe deze planeet in zijn wijde omloopbaan in dit extreme systeem is beland, en we kunnen nog niet zeggen wat dit betekent voor ons bredere begrip van de verschillende soorten planetenstelsels, maar het toont aan dat er meer variëteit is in het heelal dan velen voor mogelijk hielden,’ concludeert Wagner. ‘Wat we wél weten is dat planeten in systemen met meer dan één ster tot nu toe veel minder vaak onderzocht zijn, terwijl ze mogelijk net zo talrijk zijn als planeten in enkelvoudige systemen.’

Noten

[1] De drie componenten van de drievoudige ster heten, op volgorde van afnemende helderheid, HD 131399A, HD 131399B en HD 131399C. Omdat de planeet om de helderste ster draait, heeft hij de aanduiding HD 131399Ab gekregen.

[2] Gedurende een groot deel van het ‘jaar’ staan de sterren dicht bij elkaar aan de hemel van de planeet, die dan een goed herkenbare dagzijde en nachtzijde heeft. Dan zijn er elke dag drie zonsondergangen en zonsopkomsten te zien. Terwijl de planeet zijn baan doorloopt, neemt de afstand tussen de helderste ster en de dubbelster geleidelijk toe, totdat het punt wordt bereikt dat de een opkomt terwijl de ander ondergaat. Vanaf dat moment is het op de planeet gedurende ongeveer een kwart omloop (ruwweg 140 aardse jaren) bijna voortdurend licht.

Meer informatie

De resultaten van dit onderzoek zijn te vinden in het artikel ‘Direct Imaging Discovery of a Jovian Exoplanet Within a Triple Star System’ van K. Wagner et al., dat op 7 juli 2016 online verschijnt in het tijdschrift Science.

Het onderzoeksteam bestaat uit Kevin Wagner (Steward Observatory, University of Arizona, Tucson, Arizona, VS), Dániel Apai (Steward Observatory and Lunar and Planetary Laboratory, University of Arizona, Tucson, Arizona, VS), Markus Kasper (ESO, Garching, Duitsland), Kaitlin Kratter (Steward Observatory, University of Arizona, Tucson, Arizona, VS), Melissa McClure (ESO, Garching, Duitsland), Massimo Robberto (Space Telescope Science Institute, Baltimore, Maryland, VS) en Jean-Luc Beuzit (Université Grenoble Alpes, Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble, Grenoble, Frankrijk; Centre National de la Recherche Scientifique, Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble, Grenoble, Frankrijk).

ESO is de belangrijkste intergouvernementele astronomische organisatie in Europa en de meest productieve sterrenwacht ter wereld. Zij wordt ondersteund door zestien lidstaten: België, Brazilië, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Italië, Nederland, Oostenrijk, Polen, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland, en door gastland Chili. ESO voert een ambitieus programma uit, gericht op het ontwerpen, bouwen en beheren van grote sterrenwachten die astronomen in staat stellen om belangrijke wetenschappelijke ontdekkingen te doen. Ook speelt ESO een leidende rol bij het bevorderen en organiseren van samenwerking op astronomisch gebied. ESO beheert drie waarnemingslocaties van wereldklasse in Chili: La Silla, Paranal en Chajnantor. Op Paranal staan ESO’s Very Large Telescope (VLT), de meest geavanceerde optische sterrenwacht ter wereld, en twee surveytelescopen: VISTA werkt in het infrarood en is de grootste surveytelescoop ter wereld en de VLT Survey Telescope is de grootste telescoop die specifiek is ontworpen om de hemel in zichtbaar licht in kaart te brengen. ESO is ook de Europese partner van de revolutionaire telescoop ALMA, het grootste astronomische project van dit moment. En op Cerro Armazones, dicht bij Paranal, bouwt ESO de 39-meter Europese Extremely Large optical/near-infrared Telescope (E-ELT), die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.

Links

•  Foto’s van de VLT: http://www.eso.org/public/images/archive/category/paranal/

Contact

Kevin Wagner
Steward Observatory, The University of Arizona
Tucson, USA
Tel: 00 1 (859) 609-3611
E-mail: kevinwagner@email.arizona.edu

Markus Kasper
ESO
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6359
E-mail: mkasper@eso.org

Daniel Apai
Steward Observatory, The University of Arizona
Tucson, USA
E-mail: apai@email.arizona.edu

Richard Hook
Public Information Officer, ESO
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Mobiel: +49 151 1537 3591

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