Hubble-waarnemingen bevestigen dat planeten worden gevormd door schijven rond sterren

Hubble-waarnemingen bevestigen dat planeten worden gevormd door schijven rond sterren

Anonim
Image

Meer dan 200 jaar geleden stelde de filosoof Emmanuel Kant voor het eerst dat planeten worden geboren uit schijven van stof en gas die rond hun huissterren wervelen. Hoewel astronomen meer dan 200 extrasolaire planeten hebben gedetecteerd en veel puinschijven rond jonge sterren hebben gezien, moeten ze nog een planeet en een puinschijf rond dezelfde ster observeren. Nu heeft de NASA / ESA Hubble-ruimtetelescoop, in samenwerking met grondobservatoria, eindelijk bevestigd wat Kant en wetenschappers al lang hebben voorspeld: dat planeten worden gevormd door puinschijven rond sterren.

De Hubble-waarnemingen door een internationaal team van astronomen onder leiding van G. Fritz Benedict en Barbara E. McArthur van de Universiteit van Texas, Austin, VS, tonen voor het eerst aan dat een planeet is uitgelijnd met de circumstellaire schijf van stof en gas van zijn ster. De planeet, ontdekt in het jaar 2000, draait rond de nabijgelegen zonachtige ster Epsilon Eridani, op 10, 5 lichtjaar van de aarde in het sterrenbeeld Eridanus. De baan van de planeet staat 30 graden ten opzichte van de aarde, dezelfde hoek waarmee de schijf van de ster wordt gekanteld. De resultaten verschijnen in het novembernummer van het Astronomical Journal .

De planeten in ons zonnestelsel delen een gemeenschappelijke uitlijning, het bewijs dat ze tegelijkertijd in de schijf van de zon zijn gemaakt. Maar de zon is een ster van middelbare leeftijd - 4, 5 miljard jaar oud - en de puinschijf is al lang geleden verdwenen. Epsilon Eridani behoudt echter nog steeds zijn schijf omdat het jong is, slechts 800 miljoen jaar oud.

De Hubble-waarnemingen hielpen ook Benedictus 'team om de ware massa van de planeet te bepalen, die ze berekenen als 1, 5 keer de massa van Jupiter. Eerdere schattingen maten alleen de ondergrens, op 0, 7 de massa van Jupiter. De planeet, genaamd Epsilon Eridani b, is de dichtstbijzijnde extrasolar planeet naar de aarde. Het draait om de 6, 9 ​​jaar rond zijn ster.

"Vanwege Hubble weten we zeker dat het een planeet is en geen mislukte ster, " verklaarde McArthur. Sommige astronomen hebben betoogd dat enkele van de bekende extrasolaire planeten bruine dwergen kunnen zijn omdat hun precieze massa niet bekend is. Als een object minder dan 10 Jupiter-massa's is, is het een planeet, geen bruine dwerg.

McArthur maakte deel uit van een eerder team aan de Universiteit van Texas in het McDonald Observatorium van Austin, die Epsilon Eridani b. Ze detecteerden de planeet met behulp van de radiale snelheidsmethode, die de subtiele beweging van een ster naar en van de aarde meet om ongeziene metgezellen te vinden.

Epsilon Eridani is een jonge en actieve ster, dus sommige astronomen beweerden dat wat leek op een door de planeet veroorzaakte schommeling van de ster, de acties van de ster zelf zou kunnen zijn geweest. Turbulentie in de atmosfeer heeft mogelijk duidelijke snelheidsveranderingen veroorzaakt die inherent waren aan de ster en niet te wijten waren aan de invloed van een planeet.

Het huidige Benedict-McArthur-team heeft de massa en de baan van de planeet berekend door uiterst nauwkeurige metingen te doen van de locatie van de ster terwijl deze aan de hemel wiebelde, een techniek die astrometrie wordt genoemd. De kleine schommelingen worden veroorzaakt door de zwaartekrachttrek van de ongeziene planeet, zoals een kleine hond zijn baas aan de lijn trekt. Het team bestudeerde meer dan duizend astrometrische waarnemingen van Hubble verzameld over drie jaar. De astronomen combineerden deze gegevens met andere astrometrische waarnemingen in het Allegheny Observatorium van de Universiteit van Pittsburgh. Vervolgens voegden ze die metingen toe aan honderden metingen van radiale snelheden op de grond die de afgelopen 25 jaar zijn uitgevoerd in het European Southern Observatory in Chili, McDonald Observatory aan de University of Texas, Lick Observatory aan de University of California Observatories en Canada-France -Hawaï-telescoop in Hawaï. Met deze combinatie konden ze de massa van de planeet nauwkeurig bepalen door de kanteling van de baan af te leiden.

Als astronomen niet weten hoe de baan van een planeet is gekanteld ten opzichte van de aarde, kunnen ze alleen een minimale massa voor de planeet schatten. Als alleen de radiale snelheid langs de gezichtslijn bekend is, zou de massa van de planeet aanzienlijk groter kunnen zijn als de baan zou worden gekanteld naar een bijna face-on oriëntatie naar de aarde. De ster zou slechts een beetje in de richting van en weg van de aarde bewegen, ook al had hij een enorme metgezel.

"Je kunt het wiebelen door de planeet niet met het blote oog zien, " zei Benedict. "Maar de fijne geleidingssensoren van Hubble zijn zo nauwkeurig dat ze de slingering kunnen meten. We hebben eigenlijk drie jaar lang een bijna zeven jaar durende dans van de ster en zijn onzichtbare partner, de planeet, rond hun banen gekeken. De fijne geleidingssensoren gemeten een kleine verandering in de positie van de ster, gelijk aan de breedte van een euromunt op 1200 km afstand. "

Epsilon Eridani heeft lang de aandacht getrokken van sciencefictionschrijvers, evenals astronomen. In 1960, jaren voordat de eerste extrasolaire planeet werd ontdekt, luisterde astronoom Frank Drake naar radio-uitzendingen van bewoners van mogelijke planeten rond Epsilon Eridani als onderdeel van de zoektocht van Project Ozma naar intelligent buitenaards leven. In het fictieve universum "Star Trek" wordt Epsilon Eridani door sommige fans beschouwd als de ouderster voor de planeet Vulcan, het huis van Mr. Spock.

Geen Vulcan of een ander buitenaards wezen zou op deze gasreusplaneet kunnen leven. Als manen de planeet zouden omcirkelen, zouden ze een deel van hun baan dicht genoeg bij Epsilon Eridani doorbrengen om oppervlaktetemperaturen zoals die van de aarde te hebben, en mogelijk vloeibaar water. De lusvormige 'achtbaan' van de planeet zou de manen echter ook ver weg van de ster dragen, een afstand die gelijk is aan de 800 miljoen kilometer lange afstand van Jupiter tot de zon, waar oceanen zouden bevriezen. Als een maan massief genoeg was, zoals de gigantische maan Titan van Saturnus, zou deze een voldoende dichte atmosfeer kunnen hebben die warmte zou vasthouden. Een dergelijke atmosfeer zou grote schommelingen in oppervlaktetemperaturen onderdrukken, zoals het bedekken met een zware deken op een koude nacht. Dit kan zo'n maan mogelijk bewoonbaar maken voor het leven zoals we die kennen, zei Benedict.

Hoewel Hubble en andere telescopen zich nu geen beeld kunnen vormen van de gasreusplaneet, kunnen ze er in 2007 misschien foto's van maken, wanneer de baan het dichtst bij Epsilon Eridani ligt. De planeet kan helder genoeg zijn in gereflecteerd zonlicht om te worden afgebeeld door Hubble, andere camera's in de ruimte en grote telescopen op de grond.

Bron: ESA / Hubble Informatiecentrum