ESO maakt eerste beelden ooit van een meervoudig planetenstelsel rond een op de zon lijkende ster

Nog maar enkele weken geleden stelde de ESO een opmerkelijke opname met de VLT voor waarop de geboorte van een planetenstelsel te zien is. En nu heeft dezelfde telescoop, met behulp van hetzelfde instrument, de eerste directe opname gemaakt van een planetenstelsel rond een ster zoals onze zon.  De ster, TYC 8998-760-1 geheten, is ongeveer 300 lichtjaar van ons verwijderd, wat naar astronomische normen dichtbij is.

"Deze ontdekking is een momentopname van een omgeving die veel overeenkomsten vertoont met ons zonnestelsel, maar dan in een veel vroeger ontwikkelingsstadium", zei Alexander Bohn, promovendus aan de Universiteit Leiden en de leider van het nieuwe onderzoek.

"Hoewel astronomen indirect al duizenden planeten in ons Melkwegstelsel hebben gedetecteerd, is slechts een kleine fractie van deze exoplaneten rechtstreeks in beeld gebracht", zei coauteur Matthew Kenworthy, hoofddocent aan de Universiteit Leiden. "Directe waarnemingen zijn van belang bij de zoektocht naar omgevingen waar leven mogelijk is."

Rechtstreekse opnames van twee of meer exoplaneten bij dezelfde ster zijn zelfs nog zeldzamer: tot nu toe was dat nog maar tweemaal gelukt, in beide gevallen bij sterren die duidelijk verschillen van onze zon. De nieuwe opname van de VLT is de eerste directe opname van een zonachtige ster met meer dan één planeet. De VLT was ook de eerste telescoop die, in 2004, een exoplaneet rechtstreeks in beeld bracht als een stipje licht nabij een bruine dwerg, een ‘mislukte’ ster.

"Het is ons team nu voor het eerst gelukt om twee begeleidende gasreuzen in beeld te brengen die om een jonge dubbelganger van onze zon draaien", zei Maddalena Reggiani, postdoc aan het Instituut voor Sterrenkunde van de KU Leuven, die ook aan het onderzoek deelnam.

De twee planeten zijn op de nieuwe opname te zien als twee heldere lichtpunten op ruime afstand van hun moederster, die zich linksboven bevindt. Door verschillende opnamen op verschillende tijdstippen te maken, kon het team deze planeten onderscheiden van de achtergrondsterren.

De twee gasreuzen draaien op afstanden van 160 en ongeveer 320 maal de afstand zon-aarde om hun moederster. Daarmee zijn ze veel verder van hun ster verwijderd dan de gasreuzen uit ons zonnestelsel, Jupiter en Saturnus, van de zon. Deze laatste bevinden zich op afstanden van respectievelijk slechts vijf en tien maal de afstand zon-aarde.

Het team heeft ook ontdekt dat de beide exoplaneten veel zwaarder zijn dan die in ons eigen zonnestelsel. De binnenste heeft 14 keer de massa van Jupiter, de buitenste 6 keer. Jupiter is veruit de zwaarste planeet in ons zonnestelsel en heeft een massa die 2,5 keer zo groot is als de massa van alle andere planeten samen.

Het team van Bohn maakte de opnamen tijdens een zoektocht naar reuzenplaneten bij sterren als onze zon, maar dan veel jonger. De ster TYC 8998-760-1 is slechts 17 miljoen jaar oud en staat in de richting van het zuidelijke sterrenbeeld Musca (Vlieg). Bohn omschrijft de ster als "een heel jonge versie van onze eigen zon." De zon is 4,5 miljard jaar oud.

De opnamen waren mogelijk dankzij de goede prestaties van het SPHERE-instrument (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch instrument) van de VLT van de ESO in de Chileense Atacama-woestijn.

SPHERE schermt het licht van de ster af met behulp van een zogenoemde coronagraaf, wat de veel minder lichtsterke planeten zichtbaar maakt. Waar oudere planeten, zoals die in ons zonnestelsel, te koel zijn om met behulp van deze techniek te worden opgespoord, zijn jonge planeten nog zo warm dat ze helder oplichten in het infrarood.

Door het afgelopen jaar meerdere foto’s te maken en oudere gegevens uit 2017 erbij te betrekken, heeft het onderzoeksteam kunnen bevestigen dat de twee planeten daadwerkelijk deel uitmaken van dit stersysteem.

Verdere waarnemingen van dit stelsel, zoals met de toekomstige Extremely Large Telescope (ELT) van de ESO, zullen astronomen in staat stellen om te onderzoeken of deze planeten op de huidige afstanden van hun ster zijn ontstaan of van elders zijn gemigreerd. Met de ELT zullen ook de interacties tussen de beide jonge planeten onderzocht kunnen worden.

"De mogelijkheid dat toekomstige instrumenten, zoals de instrumenten die op de ELT beschikbaar zullen zijn, in staat zullen zijn om minder zware planeten bij deze ster op te sporen, brengt een belangrijke mijlpaal dichterbij in het onderzoek van meervoudige planetenstelsels, met mogelijke implicaties voor de geschiedenis van ons eigen zonnestelsel", zo concludeerde Bohn.

Het onderzoek van het ESO-team is gepubliceerd in The Astrophysical Journal Letters. Dit artikel is gebaseerd op een persbericht van de ESO. 

Een video van de ESO met een samenvatting van de nieuwe opnames. 

Een video van de ESO van een 'vlucht' naar ster TYC 8998-760-1.