Persbericht

Planeten in overvloed

Planeten bij sterren zijn eerder regel dan uitzondering

11 januari 2012

Een internationaal team, onder wie drie astronomen van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO), heeft de techniek van gravitationele microlensing gebruikt om te meten hoe algemeen planeten in de Melkweg zijn. Na zes jaar onderzoek, waarbij miljoenen sterren zijn gevolgd, komt het team tot de conclusie dat planeten bij sterren eerder regel dan uitzondering zijn. De resultaten zullen op 12 januari in Nature verschijnen.

De afgelopen zestien jaar hebben astronomen meer dan zevenhonderd exoplaneten ontdekt [1]. Ook is een begin gemaakt met het onderzoek van de spectra (eso1002) en atmosferen (eso1047) van deze werelden. Hoewel het onderzoek van de eigenschappen van afzonderlijke exoplaneten ontegenzeggelijk waardevol is, wacht de fundamentele vraag hoe algemeen planeten in de Melkweg zijn nog op een antwoord.

De meeste exoplaneten die tot nu toe zijn opgespoord, zijn gevonden door het effect van de zwaartekrachtsinvloed van de planeet op zijn moederster te detecteren of door de planeet te betrappen op het moment dat hij voor zijn ster langs beweegt en deze gedeeltelijk verduistert. Met deze beide technieken worden vooral planeten opgespoord die ofwel zwaar zijn ofwel op kleine afstand om hun ster cirkelen (of allebei). Veel planeten worden dus over het hoofd gezien.

Een international team van astronomen heeft met een compleet andere methode naar exoplaneten gezocht. Met deze techniek, die gravitationele microlensing wordt genoemd, kunnen planeten van sterk uiteenlopende massa’s en ook op grotere afstanden van hun ster worden opgespoord.

Arnaud Cassan (Institut dʼAstrophysique de Paris), hoofdauteur van het Nature-artikel, legt uit: ‘We hebben zes jaar van microlensing-waarnemingen onderzocht op aanwijzingen voor exoplaneten. Opmerkelijk is dat deze gegevens aantonen dat er in ons Melkwegstelsel meer planeten zijn dan sterren. Ook hebben we ontdekt dat lichtere planeten, zoals de superaardes of de koele Neptunussen, talrijker zijn dan zwaardere.

De astronomen hebben gebruik gemaakt van waarnemingen van de onderzoeksteams PLANET [2] en OGLE [3]. Bij deze waarnemingen wordt gebruik gemaakt van het feit dat het zwaartekrachtsveld van een ster als een soort lens fungeert die het licht van een achtergrondster kan versterken. Als er om de ster die als lens fungeert een planeet draait, kan deze een waarneembare bijdrage leveren aan het verhelderende effect op de achtergrondster.

Jean-Philippe Beaulieu (Institut d'Astrophysique de Paris), leider van het PLANET-team, vult aan: ‘De PLANET-samenwerking is in het leven geroepen om veelbelovende microlensing-waarnemingen nader te onderzoeken met een wereldwijd netwerk van telescopen op het zuidelijk halfrond – van Australië en Zuid-Afrika tot Chili. ESO-telescopen hebben een grote bijdrage aan deze survey geleverd.’

Microlensing is een krachtig hulpmiddel om exoplaneten te detecteren die op geen enkele andere manier opgespoord zouden kunnen worden. De techniek is wel afhankelijk van het toevallig op één lijn staan van een achtergrondster en een lens-ster. En om op dat moment een planeet te kunnen ontdekken, moet de planeetbaan bovendien de juiste oriëntatie hebben.

Hoewel deze beperkingen tot gevolg hebben dat het opsporen van een planeet via microlensing verre van eenvoudig is, zijn in de PLANET- en OGLE-gegevens die voor deze analyse zijn gebruikt zowaar drie exoplaneten ontdekt: een superaarde [4] en planeten met massa’s die vergelijkbaar zijn met die van Neptunus en Jupiter. Naar microlensing-maatstaven is dat een indrukwekkende oogst. Dat er drie planeten zijn opgespoord, kan twee dingen betekenen: ofwel dat de astronomen ongelooflijk veel geluk hebben gehad, ofwel dat planeten in de Melkweg dermate talrijk zijn dat de ontdekkingen bijna onvermijdelijk waren [5].

De astronomen hebben de gegevens van de drie detecties van exoplaneten gecombineerd met zeven andere detecties uit eerder onderzoek plus het enorme aantal non-detecties in de gegevens van de afgelopen zes jaar – voor de statistische analyse zijn non-detecties net zo belangrijk als de eigenlijke detecties. De conclusie is dat om één op de zes onderzochte sterren een planeet cirkelt die qua massa vergelijkbaar is met Jupiter, de helft heeft een planeet van het kaliber Neptunus en twee op de drie hebben superaardes. Het onderzoek was gevoelig voor planeten die op afstanden van 75 miljoen tot anderhalf miljard kilometer om hun ster cirkelen (in ons zonnestelsel omvat dit bereik alle planeten van Venus tot en met Saturnus) en met massa’s van vijf aardmassa’s tot tien Jupitermassa’s.

De gecombineerde resultaten wijzen er sterk op dat sterren gemiddeld meer dan één planeet hebben. Planeten zijn dus eerder regel dan uitzondering.

‘Vroeger dacht men dat de aarde wel eens uniek zou kunnen zijn in ons melkwegstelsel. Maar nu lijkt het erop dat er in de Melkweg letterlijk miljarden planeten met massa’s vergelijkbaar met die van de aarde bestaan,’ concludeert Daniel Kubas, mede-hoofdauteur van het artikel.

Noten

[1] De Kepler-missie heeft grote aantallen ‘kandidaat-exoplaneten’ ontdekt die niet in dit totaal zijn opgenomen.

[2] Probing Lensing Anomalies NETwork. Meer dan de helft van de gegevens van de PLANET-survey is verkregen met de Deense 1,54-meter telescoop van de ESO-sterrenwacht op La Silla.

[3] Optical Gravitational Lensing Experiment.

[4] Een superaarde heeft een massa van twee tot tien aardmassa’s. Tot nu toe zijn twaalf microlensing-planeten gepubliceerd, die met verschillende waarnemingsstrategieën zijn opgespoord.

[5] De astronomen hielden miljoenen sterren in de gaten. In de periode 2002-2007 vertoonden slechts 3247 van deze sterren microlensing, wat onderstreept hoe zelden twee sterren vanaf de aarde gezien precies op één lijn staan. De statistische resultaten zijn afgeleid uit de detecties en non-detecties binnen een representatieve steekproef van 440 lichtkrommen.

Meer informatie

Het jaar 2012 staat in het teken van de vijftigste verjaardag van de oprichting van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO). ESO is de belangrijkste intergouvernementele astronomische organisatie in Europa en de meest productieve sterrenwacht ter wereld. Zij wordt ondersteund door vijftien landen: België, Brazilië, 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 ontwerpen, bouwen en beheren van grote sterrenwachten die astronomen in staat stellen om belangrijke wetenschappelijke ontdekkingen te doen. Ook speelt ESO een leidende rol bij het bevorderen en organiseren van samenwerking op astronomisch gebied. ESO beheert drie waarnemingslocaties van wereldklasse in Chili: La Silla, Paranal en Chajnantor. Op Paranal staan ESO’s Very Large Telescope (VLT), de meest geavanceerde optische sterrenwacht ter wereld, en twee surveytelescopen: VISTA werkt in het infrarood en is de grootste surveytelescoop ter wereld en de VLT Survey Telescope is de grootste telescoop die uitsluitend is ontworpen om de hemel in zichtbaar licht in kaart te brengen. ESO is ook de Europese partner van de revolutionaire telescoop ALMA, het grootste astronomische project van dit moment. Daarnaast bereidt ESO momenteel de bouw voor van de Europese Extremely Large optical/near-infrared Telescope (E-ELT), een telescoop van de 40-meterklasse die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.

Links

• Onderzoeksartikel in Nature
• Press release at STScI, Baltimore

Contact

Arnaud Cassan
Institut d'Astrophysique de Paris
Université Pierre et Marie Curie, Paris, France
Tel: +33 1 44 32 80 00
E-mail: cassan@iap.fr

Daniel Kubas
c/o European Southern Observatory
E-mail: dkubas@eso.org

Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal, E-ELT & Survey Telescopes Press Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Mobiel: +49 151 1537 3591
E-mail: rhook@eso.org

Marieke Baan (Perscontact Nederland)
ESO Science Outreach Network en NOVA Informatie Centrum
Tel: +31(0)20-5257480
E-mail: eson-netherlands@eso.org

Connect with ESO on social media