Persbericht

Eerste concreet bewijs voor een rotsachtige exoplaneet

Massa en dichtheid van kleinste exoplaneet eindelijk gemeten

16 september 2009

Uitgebreide metingen van de HARPS-spectograaf hebben met zekerheid vastgesteld dat  exoplaneet  CoRoT-7b een massa heeft van vijf aardmassa’s.  Gecombineerd met CoRoT-7b’s straal, die minder is dan twee maal die van de aarde, valt hieruit af te leiden dat de exoplaneet ongeveer dezelfde dichtheid heeft als onze aarde, wat duidt op een solide, rotsachtige wereld. De uitgebreide metingen onthullen ook de aanwezigheid van nog een ‘super-aarde’ bij de ster CoRoT-7.

“Zo spannend en verbazingwekkend is wetenschap zelden,” zegt Didier Queloz, leider van het team dat de waarnemingen deed. “We hebben alles gedaan wat we konden om uit te vinden hoe het object dat de CoRoT satelliet ontdekte eruit zag en we hebben een uniek systeem gevonden.”

Dat de CoRoT ruimtesatelliet [1] een kleine exoplaneet ontdekt had bij een onopvallende ster met catalogusnummer TYC 4799-1733-1 werd in februari 2009 bekend gemaakt, een jaar na de ontdekking en na maanden van  nauwgezette metingen met verschillende grondtelescopen. De ster, nu bekend als CoRoT-7, staat op een afstand van 500 lichtjaar in het sterrenbeeld Eenhoorn. CoRoT-7  is iets kleiner en koeler dan de zon en is ongeveer  1,5 miljard jaar oud.

De exoplaneet , CoRoT-7b, staat op slechts 2,5 miljoen kilometer van zijn moederster, dit is 23 keer dichterbij dan de afstand van Mercurius tot de zon, en draait rond de ster met een snelheid van meer dan 750.000 kilometer per uur.  Elke 20,4 uur houdt COROT-7b in zijn omloop rond zijn moederster een fractie van het sterlicht tegen. [2] Hieruit valt af te leiden dat de straal van COROT-7b ongeveer 80 procent groter is dan die van de aarde.

Uit deze eerste reeks metingen kon echter de massa van de exoplaneet niet bepaald worden.  Daarvoor zijn uiterst nauwkeurige metingen nodig van de snelheid van de moederster, die een heel klein beetje beïnvloed wordt door de zwaartekracht van de exoplaneet.  Om de massa te kunnen bepalen moesten de astronomen, onder leiding van  Didier Queloz, een beroep doen op de beste exoplaneetjager ter wereld, de HARPS- spectrograaf  (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher)  op ESO’s  3,6 meter telescoop op La Silla in Chili.

“Hoewel HARPS onverslaanbaar is in het detecteren van kleine exoplaneten, waren de metingen van COROT-7b zo veeleisend dat we zeventig uur waarneemtijd nodig hadden,” zegt co-auteur François Bouchy.

Met behulp van de gegevens van HARPS konden de astronomen berekenen dat COROT-7b ongeveer vijf keer zo zwaar is als de aarde en is daarmee een van de lichtste exoplaneten die we kennen .

“Doordat we precies van opzij tegen de baan aankijken, kunnen we zien hoe de planeet voor zijn moederster langs beweegt – de zogenoemde overgang - en kunnen we de massa van de exoplaneet daadwerkelijk meten in plaats van deze af te leiden. Niet eerder werd  een exoplaneet met zo’n kleine massa precies gemeten [3],” zegt teamlid Claire Moutou. “Bovendien, omdat zowel de straal als de massa bekend waren, konden we ook de dichtheid bepalen  en kregen we een beter beeld van de interne structuur van deze exoplaneet.”

Met een massa die veel dichter ligt bij die van de aarde dan bij die van bijvoorbeeld de ijzige reuzenplaneet Neptunes behoort CoRoT-7b tot de categorie ‘super-aarde’ exoplaneten.  Er zijn ongeveer een dozijn van dit soort exoplaneten gedetecteerd, maar dit is de eerste keer dat van zo’n kleine exoplaneet de dichtheid bepaald is. De berekende dichtheid is vergelijkbaar met die van de aarde, wat betekent  dat de samenstelling van CoRoT-7b net zoals de aarde rotsachtig moet zijn.

CoRoT-7b  heeft echter niets weg van de aarde en lijkt meer op Dante’s hel, met vermoedelijke temperaturen van 2000 graden overdag en minus 200 graden' s nachts.  “Waarschijnlijk bestaat het planeetoppervlak uit lava of kokende oceanen.  Onder zulke extreme omstandigheden zal zich op deze planeet zeker geen leven ontwikkelen,” aldus Queloz.

De astronomen konden uit de precisiemetingen van HARPS ook opmaken dat er rond CoRoT-7 nog een ‘super-aarde’ draait.  Deze exoplaneet, CoRoT-7c, draait in 3 dagen en 17 uur om de moederster en heeft een massa van acht maal die van de aarde.  In tegenstelling tot CoRoT-7b, kunnen we 7c niet precies voor de ster langs zien bewegen, zodat astronomen zijn straal en dus de dichtheid niet kunnen meten.

Noten

[1] The CoRoT missie is een samenwerking tussen Frankrijk en haar internationale partners: ESA, België, Brazilië, Duitsland, Oostenrijk en Spanje.
[2] We zien precies hetzelfde effect in ons zonnestelsel wanneer Mercurius of Venus van de aarde af gezien voor de zon langs beweegt, zoals Venus deed tijdens de venusovergang op 8 juni 2008 (ESO PR 03/04). In de afgelopen eeuwen werden zulke gebeurtenissen gebruikt om de afstand zon-aarde te berekenen, met uiterst nuttige gevolgtrekkingen voor astrofysica en hemelmechanica.
[3] Gliese 581e, ook ontdekt met HARPS, heft een minimum massa van ongeveer twee aardmassa´s (zie ESO 15/09), maar de exacte configuratie van de omloopbaan is niet gedefinieerd, zodat de precieze massa onbekend is. In het geval van CoRoT-7b, die elke omloop voor zijn moederster langs beweegt, is de omloopbaan goed gedefinieerd, zodat de astronomen de massa van de planeet precies kunnen meten.

Meer informatie

Dit onderzoek is gepresenteerd in een paper dat zal verschijnen in een speciale editie van de Astronomy and Astrophysics journal on CoRoT, volume 506-1, 22 Oktober 2009: "The CoRoT-7 planetary system: two orbiting Super-Earths", door D. Queloz et al.

Het onderzoeksteam bestaat uit D. Queloz, R. Alonso, C. Lovis, M. Mayor, F. Pepe, D. Segransan, and S. Udry (Observatoire de Genève, Zwitserland), F. Bouchy, F. and G. Hébrard, G. (IAP, Parijs, Frankrijk), C. Moutou, M. Barbieri, P. Barge, M. Deleuil, L. Jorda, and A. Llebaria (Laboratoire d'Astrophysique de Marseille, Frankrijk), A. Hatzes, D. Gandolfi, E. Guenther, M. Hartmann, and G. Wuchterl (Thüringer Landessternwarte Tautenburg, Duitsland), M. Auvergne, A. Baglin, D. Rouan, and J. Schneider (LESIA, CNRS, Observatoire de Paris, Frankrijk), W. Benz (University of Bern, Zwitserland), P. Bordé, A. Léger, and M. Ollivier (IAS, UMR 8617 CNRS, Université Paris-Sud, Frankrijk), H. Deeg (Instituto de Astrofísica de Canarias, Spanje), R. Dvorak (University of Vienna, Oostenrijk), A. Erikson and H. Rauer (DLR, Berlin, Duitsland), S. Ferraz Mello (IAG-Universidade de Sao Paulo, Brazilië), M. Fridlund (European Space Agency, ESTEC, Nederland), M. Gillon and P. Magain (Université de Liège, Belgie), T. Guillot (Observatoire de la Côte d'Azur, CNRS UMR 6202, Nice Frankrijk), H. Lammer (Austrian Academy of Sciences), T. Mazeh (Tel Aviv University, Israel), and M. Pätzold (Köln University, Duitsland).

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 zichtbaar licht observatorium en ESO is de Europese partner van de revolutionaire telescoop ALMA. ESO is momenteel bezig met ontwerpstudies voor een 42-meter Europese Extremely Large optischel / nabij-infrarood Telescoop ( E-ELT), die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.

Contact

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

François Bouchy
IAP, Paris
Paris, France
Tel: 33 4 92 70 64 94
E-mail: bouchy@iap.fr

Claire Moutou
Laboratoire d'Astrophysique de Marseille
Marseille, France
Tel: +33 4 91 05 59 66
E-mail: Claire.Moutou@oamp.fr

Artie Hatzes
Laboratoire d'Astrophysique de Marseille
Tautenburg, Germany
Tel: +49 36 42 78 63 55
Mob: +49 (0)163 69 13 863
E-mail: artie@tls-tautenburg.de

Rodrigo Alvarez (press contact België)
ESO Science Outreach Network en Planetarium, Royal Observatory of Belgium
Tel: +32-2-474 70 50
E-mail: eson-belgië@eso.org

Connect with ESO on social media