Hete Jupiters zijn reusachtige exoplaneten die op extreem korte afstand rond hun ster draaien, waardoor een jaar er maar een paar dagen duurt. Ze hebben een massa vergelijkbaar of zwaarder dan Jupiter, en werden lang gezien als eenlingen in hun sterrenstelsel. Tijdens hun migratie naar de ster zouden ze alle andere planeten in de buurt opslokken of uit hun baan stoten. Maar uit nieuw Zwitsers onderzoek blijkt dat dit niet altijd klopt.
Het team, bestaande uit wetenschappers van de Universiteit van Genève (UNIGE), Bern en Zürich, ontdekte een planetair systeem met een bijzonder complexe architectuur. De ontdekking dwingt astronomen om hun ideeën over de vorming en migratie van planeten grondig te herzien.
De veelzijdigheid van WASP-132
Het planetenstelsel WASP-132 laat zien hoe veelzijdig systemen met hete Jupiters kunnen zijn. Dit stelsel bevat niet alleen een hete Jupiter, maar ook een superaarde – een rotsachtige planeet die zes keer zo zwaar is als de aarde – en een koude reuzenplaneet die op grote afstand zijn rondjes maakt. De hete Jupiter draait in slechts zeven dagen en drie uur rond zijn ster, terwijl de superaarde haar omloopbaan in 24 uur en 17 minuten voltooit. De buitenste reuzenplaneet, die vijf keer zo zwaar is als Jupiter, doet het met een omlooptijd van vijf jaar een stuk rustiger aan.
Maar daar blijft het niet bij: op nog grotere afstand bevindt zich een hemellichaam dat waarschijnlijk een bruine dwerg is. Bruine dwergen hebben een massa die kleiner is dan een ster, maar groter dan een gasreus, en hun aanwezigheid maakt dit systeem nog intrigerender. “Het WASP-132-stelsel is een uniek laboratorium voor het bestuderen van de vorming en evolutie van meervoudige planetenstelsels”, legt hoofdonderzoeker François Bouchy (UNIGE) uit. “Het is voor het eerst dat we een dergelijke configuratie waarnemen.”
Een lange zoektocht naar antwoorden
Het onderzoek naar het WASP-132-stelsel begon al in 2006, toen de Wide-Angle Search for Planets (WASP) werd gelanceerd. Dit programma had als doel planeten te ontdekken door kleine, regelmatige veranderingen in het licht van sterren te meten. In 2012 werd het eerste bewijs gevonden van een hete Jupiter, gebaseerd op meer dan 23.000 lichtenergiemetingen. Vervolgens is het gelukt om met de CORALIE-spectrograaf op de Zwitserse Euler-telescoop vast te stellen dat deze planeet een massa heeft van 0,41 keer die van Jupiter en een omlooptijd heeft van 7,1 dagen.
De ontdekking van de superaarde kwam pas veel later. Eind 2021 registreerde de TESS-ruimtetelescoop een signaal van een planeet die de ster in slechts één dag passeert. In 2022 bevestigde de HARPS-spectrograaf van de La Silla-sterrenwacht in Chili de massa van deze planeet, die ongeveer zes keer zo zwaar is als de Aarde. “De detectie van de superaarde was een hoogtepunt”, zegt UNIGE-onderzoeker Nolan Grieves. “We hebben alles uit de kast gehaald om de massa, dichtheid en samenstelling van deze planeet te bepalen. Tot onze verbazing bleek de planeet een samenstelling te hebben die lijkt op die van de Aarde, met een kern van metalen en silicaten.’’
Een nieuw model voor planeetvorming
De architectuur van het WASP-132-stelsel stelt wetenschappers voor een raadsel. Tot nu toe werd aangenomen dat hete Jupiters tijdens hun migratie alle planeten in hun omgeving destabiliseren, maar nu zijn hun ideeën ingehaald door de praktische werkelijkheid. De aanwezigheid van zowel een superaarde als een koude reuzenplaneet maakt duidelijk dat de hete Jupiter in dit stelsel een stabiele en ‘koele’ migratie heeft doorgemaakt. Dat is waarschijnlijk vroeg in de ontwikkeling van het stelsel gebeurd, tijdens het kosmisch samenspel binnenin een protoplanetaire (planeetvormende) schijf.
De combinatie van een hete Jupiter, een binnenste superaarde en een buitenste reuzenplaneet biedt nieuwe inzichten in de dynamiek van planeetvorming. “Deze configuratie laat zien hoe divers en complex meervoudige planetenstelsels kunnen zijn”, zegt professor Ravit Helled van de Universiteit van Zürich. “Het stelt ons in staat om onze theorieën over planeetvorming en migratie kritisch te evalueren en te verbeteren.”
Het belang van langdurige waarnemingen
De WASP-132-studie benadrukt het belang van nauwkeurige en langdurige waarnemingen. Het is dankzij instrumenten als HARPS en CORALIE, gecombineerd met de data van de TESS- en Gaia-satellieten, dat astronomen een volledig beeld konden krijgen van dit unieke stelsel. Met behulp van Gaia, die sinds 2014 de minieme bewegingen van sterren meet, zijn onderzoekers in staat om meer over de bruine dwerg in dit stelsel te weten te komen.
Het onderzoek naar WASP-132 is nog lang niet afgerond, maar de nieuwe informatie zet de wereld van astronomen nu al op zijn kop. De ontdekkingen hebben allerlei belangrijke implicaties voor ons begrip van de vorming en evolutie van planetenstelsels. “WASP-132 toont aan hoe essentieel het is om gedetailleerde waarnemingen te blijven doen. Alleen zo kunnen we de diversiteit en complexiteit van het universum volledig begrijpen”, concludeert Helled.