Gaia spot voor het eerst een gigantische planeet door de moederster te zien wiebelen

Deze reuzenplaneet, twaalf keer zo zwaar als Jupiter, draait in 570 dagen rond zijn lichte moederster. Het is een van de meest massieve planeten die ooit bij een lichte ster is gevonden.

Sinds 2013 is ESA’s Gaia-ruimtesonde druk bezig met het in kaart brengen van onze Melkweg – in 3D en nauwkeuriger dan ooit. Terwijl Gaia rustig ronddraait, speurt hij met twee optische telescopen de sterrenhemel af en meet hij keer op keer de posities van maar liefst twee miljard objecten. Gaia volgt dus met een verbluffende precisie de sterren, een techniek die ook wel astrometrie wordt genoemd. En nu komen onderzoekers met groot nieuws. Want voor het eerst is er met behulp van deze techniek een nieuwe planeet ontdekt.

Astrometrie
Laten we eerst even wat dieper in gaan op astrometrie. Een planeet die rond een ster draait, trekt met zijn zwaartekracht de ster een beetje mee, waardoor deze als het ware begint te ‘wiebelen’ rond zijn massacentrum – een beweging die lijkt op een kurkentrekker die door de lucht draait. De makkelijkste objecten om met astrometrie te ontdekken, zijn massief en hebben een verre omloopbaan rond hun ster. “Massieve planeten rond lichte sterren komen niet vaak voor”, vertelt Guðmundur Stefánsson, verbonden aan de Universiteit van Amsterdam en hoofdauteur van de nieuwe studie. “Maar als ze er zijn, veroorzaken ze een grotere wiebel, wat leidt tot een sterkere astrometrische handtekening die makkelijker op te sporen is.” Eerder ontdekten andere telescopen al enkele zware bruine dwergen, die door hun zwakke gloed naast felle sterren te zien waren, waarvan Gaia zo’n wiebel had waargenomen.

Astrometrie kan worden gebruikt om exoplaneten te vinden door nauwkeurig de positie van een ster te meten. Wanneer een planeet om een ster draait, veroorzaakt de zwaartekracht van de planeet een lichte ‘wiebeling’ in de positie van de ster. Door deze kleine bewegingen te volgen, kunnen astronomen ontdekken of een ster een planeet heeft, zelfs als de planeet zelf niet zichtbaar is. Afbeelding: ESA

Gaia-datarelease
In de nieuwste Gaia-datarelease werd een lijst gedeeld met ‘Gaia AStrometric Objects of Interest (Gaia-ASOIs)’, sterren die zich bewegen alsof ze worden aangetrokken door een planeet. Maar, deze beweging hoeft niet per se door een planeet te komen. “Het zou ook kunnen dat de ‘ster’ in werkelijkheid een stel sterren is die zo dicht bij elkaar staan dat Gaia ze niet als aparte objecten kan onderscheiden”, legt Stefánsson uit. Kortom, in tegenstelling tot de transitmethode, die planeten ontdekt wanneer ze voor hun ster langs bewegen en vooral planeten met korte omloopbanen vindt, kan het opsporen van een wiebel ook andere oorzaken hebben, zoals dubbelstersystemen. Daarom moeten astrometrische ontdekkingen vaak worden bevestigd met andere methoden om zeker te zijn van de vondst.

Twee mysterieuze planeten
Onderzoekers gebruikten daarvoor drie verschillende spectrografen: de HPF op de Hobby Eberly Telescope in Texas, NEID op de WIYN Telescope in Arizona en FIES op de Nordic Optical Telescope op La Palma. “Dankzij spectroscopische gegevens vanaf de grond en de radiale snelheidstechniek konden we eindelijk onze allereerste planeet en bruine dwerg bevestigen”, aldus Stefánsson.

Ontdekking planeet
Voor het eerst hebben onderzoekers dus met behulp van Gaia’s astrometrische techniek het bestaan van een planeet bevestigd. En dit is bijzonder. Waar eerdere exoplaneten nog werden ontdekt met gecombineerde gegevens van Gaia en de Hipparcos-missie, is de nieuwe planeet, die Gaia-4b is genoemd, nu helemaal alleen onthuld door de gegevens van Gaia. Dit is de allereerste keer dat Gaia’s bijzondere vermogen om de zwaartekrachtseffecten – de ‘wiebel’ – van een planeet op zijn ster te detecteren, heeft geleid tot de ontdekking van een nieuwe planeet. Gaia-4b heeft een omlooptijd van 570 dagen en een massa die 12 keer zo groot is als die van Jupiter. “Door de omlooptijd van 570 dagen is het een relatief koude gasreus”, stelt Stefánsson.” De planeet bevindt zich op zo’n 244 lichtjaar van ons vandaan en behoort tot de zwaarste die ooit zijn ontdekt rond een lichte ster.

Bruine dwerg
Daarnaast stuitte het team ook op een bruine dwerg die de naam Gaia-5b heeft gekregen. Gaia-5b is een object met 21 Jupitermassa’s, dat in een elliptische baan van 358 dagen draait rond een ster die maar 34 procent van de massa van de zon heeft. “Met een massa van zo’n 21 Jupiters is Gaia-5b een bruine dwerg – te zwaar voor een planeet, maar te licht om de kernfusie op gang te brengen en een ster te worden”, licht Stefánsson toe.

Hier zie je een visualisatie van de 570-dagen durende baan van Gaia-4b en de 360-dagen durende baan van Gaia-5b, zoals waargenomen door Gaia aan de hemel. Gaia-4b is de allereerste planeet die door Gaia via astrometrie is ontdekt. Afbeelding: Marcus Marcussen

Nieuwe Gaia-gegevens
Volgens Stefánsson vormen deze objecten slechts ‘het topje van de ijsberg van planeten die nu nog verborgen zijn, maar die de Gaia-data de komende vijf jaar stukje bij beetje zullen onthullen’. Als de volgende Gaia-gegevens in 2026 worden vrijgegeven, bevatten ze maar liefst 5,5 jaar aan missiedata, die mogelijk honderden – zo niet duizenden – planeten en bruine dwergen rond nabije sterren kunnen onthullen. Dit zal ons nieuwe inzichten geven in hoe deze objecten ontstaan. Gaia legt daarmee de basis voor een nieuw tijdperk van astrometrische ontdekkingen, waardoor we de planetaire systemen in onze Melkweg beter zullen begrijpen.

“Gaia heeft eerder al aanwijzingen van bekende exoplaneten gevonden, maar dit is de eerste keer dat de ruimtetelescoop een volledig nieuwe buitenaardse wereld onthult”, zegt Johannes Sahlmann, Gaia Project Scientist bij ESA. “De ontdekking van Gaia-4b laat zien hoe Gaia’s gedetailleerde metingen bestaande exoplaneetdetectiemethoden aanvullen en nieuwe deuren openen voor onderzoek. De aankomende vierde Gaia-gegevensrelease wordt een ware schatkamer voor planeetjagers.”

Wist je dat…
…het einde van ruimtetelescoop Gaia nadert? De telescoop is namelijk bijna door zijn brandstof heen. Lees er hier meer over.

Bronmateriaal

"Gaia's eerste bevestigde astrometrische ontdekking van een planeet" - Astronomie.nl
"Wobbling stars reveal hidden companions in Gaia data" - ESA
Afbeelding bovenaan dit artikel: ESA/Gaia/DPAC/M. Marcussen

Fout gevonden?

Interessant voor jou

Voor jou geselecteerd