Het was al bekend dat dit systeem een planeet herbergde. Maar de eigenschappen van deze ‘super-Jupiter’ blijken sterk af te wijken van wat onderzoekers hadden verwacht.
Op een afstand van slechts 3,6 parsecs van de aarde ligt de ster Epsilon Indi A. Hoewel eerdere analyses al hadden gesuggereerd dat deze ster mogelijk een reuzenplaneet herbergde, bestonden er nog geen directe waarnemingen. In een nieuwe studie hebben onderzoekers de krachtige James Webb ruimtetelescoop op de ster gericht. En niet alleen hebben ze de reuzenplaneet duidelijk in beeld kunnen brengen, het blijkt ook nog eens een bijzonder opmerkelijke planeet te zijn.
Fotograferen
In eerdere studies hadden onderzoekers al geprobeerd de eigenschappen van de voorspelde reuzenplaneet rond Epsilon Indi A te bepalen met behulp van radiale snelheidmetingen. Het probleem is alleen dat de planeet een grote omloopbaan heeft. Waarnemingen van slechts een paar jaar zijn daarom niet voldoende om de baan precies te meten. En het onderzoeken van maar een klein deel van de baan leidt vaak tot onjuiste conclusies. Daarom koos een nieuw onderzoeksteam voor een andere aanpak: ze wilden de planeet rechtstreeks fotograferen.
Dat is echter gemakkelijker gezegd dan gedaan. Dat komt omdat Epsilon Indi A een hele felle ster is, waardoor hij andere nabijgelegen objecten makkelijk overschaduwt. Daarom gebruikten de onderzoekers het MIRI (Mid-Infrared Instrument) van James Webb, die uitgerust is met een coronagraaf. Deze blokkeert het felle licht van een ster, zodat zwakkere objecten in de buurt, zoals planeten, beter zichtbaar worden.
Eps Ind Ab
Dankzij Webb slaagden de onderzoekers erin om de reuzenplaneet voor het eerst rechtstreeks in beeld te brengen. “We waren erg enthousiast toen we ontdekten dat we deze nieuwe planeet hadden afgebeeld,” vertelt onderzoeker Elisabeth Matthews. De planeet draait om de belangrijkste ster van het nabije drievoudige sterrensysteem Epsilon Indi, namelijk Epsilon Indi A. Dit is een oranje dwergster van ongeveer 3,5 miljard jaar oud, die iets kleiner en koeler is dan onze zon. De planeet heeft de naam Epsilon Indi Ab gekregen.
Het klopt niet
Toen de onderzoekers de gegevens beter bekeken, ontdekten ze dat er iets niet klopte. “Tot onze verbazing kwam de heldere vlek op onze MIRI-beelden niet overeen met de verwachte positie van de planeet,” legt Matthews uit. “Eerdere studies hadden inderdaad een planeet in dit systeem gevonden, maar hadden de massa en de afstand van deze super-Jupiter verkeerd ingeschat.” Dankzij de JWST kon het team de zaken rechtzetten.
Koud
De nieuwe gegevens tonen aan dat de planeet een zogenaamde ‘super-Jupiter’ is met een massa die zes keer groter is dan die van Jupiter. Deze planeet draait in een uitgerekte, elliptische baan om zijn ster, met een afstand van 20 tot 40 keer de afstand tussen de aarde en de zon. Het opmerkelijke is dat de planeet ongeveer 200 jaar nodig heeft om een volledig rondje rond zijn ster te voltooien. Het betekent dat de planeet niet alleen een stuk massiever is, maar dat hij ook veel verder van zijn moederster verwijderd is dan onderzoekers hadden gedacht. Het team merkt op dat de planeet opvallend helder en koud is. Volgens hen gaat het zelfs om de koudste exoplaneet die ooit is afgebeeld.
Atmosfeer
Tot nu toe kennen we maar een paar koude gasreuzen die sterren van vergelijkbare leeftijd als de zon omcirkelen, en deze zijn vooral ontdekt door radiale snelheidmetingen. Door planeten rechtstreeks te fotograferen en hun spectra te analyseren, kunnen astronomen meer leren over hun atmosfeer en hoe planetenstelsels zich ontwikkelen. Dit helpt om beter te begrijpen hoe planeten zich vormen en evolueren. Ook in dit geval hebben de onderzoekers geprobeerd meer te leren over de atmosfeer van de exoplaneet door beelden in drie kleuren te bekijken: twee van de JWST/MIRI en één van de VLT/VISIR. Epsilon Indi Ab blijkt minder helder te zijn bij korte golflengten dan verwacht. Dit zou kunnen betekenen dat de planeet veel zware elementen bevat, zoals koolstof, die vaak moleculen zoals methaan, kooldioxide en koolmonoxide vormen die in gasreuzen worden gevonden. Het kan ook wijzen op een bewolkte atmosfeer. Meer onderzoek is nodig om hier definitief uitsluitsel over te geven.
Dit onderzoek is slechts de eerste stap in het begrijpen van Epsilon Indi Ab. Het volgende doel van de onderzoekers is om spectra te verkrijgen die meer inzicht zullen geven in het klimaat en de chemische samenstelling van de planeet. “Op de lange termijn willen we ook andere nabije planetenstelsels bestuderen om te zoeken naar koude gasreuzen die mogelijk nog niet zijn ontdekt,” zegt Matthews. “Dit zou ons helpen om beter te begrijpen hoe gasplaneten worden gevormd en zich ontwikkelen.”
