Met behulp van waarnemingen van NASA's TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) en vele andere faciliteiten hebben twee internationale teams van astronomen een planeet ontdekt die tussen de afmetingen van de aarde en Venus in ligt, op slechts 40 lichtjaar afstand. Meerdere factoren maken deze planeet zeer geschikt voor verdere studie met behulp van NASA's James Webb Space Telescope.
TESS kijkt ongeveer een maand lang naar een groot deel van de hemel en volgt de veranderingen in helderheid van tienduizenden sterren met tussenpozen van 20 seconden tot 30 minuten. Het vastleggen van transits, korte, regelmatige dimming van sterren veroorzaakt door de passage van ronddraaiende werelden, is een van de hoofddoelen van de missie.
“We hebben de dichtstbijzijnde gematigde wereld ter grootte van de aarde gevonden”, zegt Masayuki Kuzuhara, assistent-professor aan het Astrobiologiecentrum in Tokio, die samen met Akihiko Fukui, assistent-professor aan de Universiteit van Tokio, een onderzoeksteam leidt. “Hoewel we nog niet weten of hij een atmosfeer heeft, beschouwen we hem als een exo-Venus, met een vergelijkbare grootte en energieontvangst van zijn ster als onze planetaire buur in het zonnestelsel.”
De ster, Gliese 12 genaamd, is een koele rode dwerg op bijna 40 lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Vissen. De ster is slechts ongeveer 27% van de grootte van de zon, met ongeveer 60% van de oppervlaktetemperatuur van de zon. De nieuw ontdekte wereld, Gliese 12 b genaamd, draait elke 12,8 dagen rond haar moederplaneet en is zo groot als de aarde of iets kleiner, vergelijkbaar met Venus. Ervan uitgaande dat er geen atmosfeer is, heeft de planeet een oppervlaktetemperatuur die wordt geschat op ongeveer 42 graden Celsius.
Astronomen zeggen dat de kleine afmetingen en massa's van rode dwergsterren hen ideaal maken voor het vinden van planeten ter grootte van de aarde. Een kleinere ster betekent een grotere verduistering bij elke overgang, en een lagere massa betekent dat een planeet een grotere wiebeling, ook wel 'reflexbeweging' genoemd, van de ster kan veroorzaken. Deze effecten maken kleinere planeten gemakkelijker te detecteren. De lagere helderheid van rode dwergsterren betekent ook dat hun bewoonbare zones, het bereik van baanafstanden waarop vloeibaar water op het oppervlak van een planeet zou kunnen voorkomen, dichterbij liggen. Dit maakt het gemakkelijker om planeten in de bewoonbare zones rond rode dwergen te detecteren dan planeten rond sterren die meer energie uitstralen.
De afstand tussen Gliese 12 en de nieuwe planeet is slechts 7% van de afstand tussen de aarde en de zon. De planeet ontvangt 1,6 keer zoveel energie van zijn ster als de aarde van de zon ontvangt en ongeveer 85% van wat Venus ervaart. “Gliese 12 b is een van de beste doelen om te bestuderen of planeten ter grootte van de aarde die rond koele sterren draaien hun atmosfeer kunnen behouden, een cruciale stap om meer inzicht te krijgen in de bewoonbaarheid van planeten in ons hele melkwegstelsel,” aldus Shishir Dholakia, een promovendus aan het Centre for Astrophysics van de University of Southern Queensland in Australië. Hij leidde een ander onderzoeksteam samen met Larissa Palethorpe, een promovendus aan de Universiteit van Edinburgh en University College London.
Foto: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt
Beide teams suggereren dat het bestuderen van Gliese 12 b kan helpen om bepaalde aspecten van de evolutie van ons eigen zonnestelsel te ontsluiten. “Men denkt dat de eerste atmosferen van de Aarde en Venus werden weggenomen en daarna weer aangevuld door vulkanische uitwasemingen en bombardementen van restmateriaal in het zonnestelsel”, legt Palethorpe uit. “De aarde is bewoonbaar, maar Venus niet vanwege het volledige verlies van water. Omdat Gliese 12 b qua temperatuur tussen de aarde en Venus in zit, kan zijn atmosfeer ons veel leren over de bewoonbaarheidspaden die planeten nemen als ze zich ontwikkelen.”
Een belangrijke factor bij het behouden van een atmosfeer is de stormachtigheid van de ster. Rode dwergen hebben de neiging magnetisch actief te zijn, wat resulteert in frequente, krachtige röntgenvlammen. Beide teams concluderen echter dat Gliese 12 geen tekenen van extreem gedrag vertoont. Een artikel onder leiding van Kuzuhara en Fukui is op 23 mei gepubliceerd in The Astrophysical Journal Letters. De bevindingen van Dholakia en Palethorpe werden op dezelfde dag gepubliceerd in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Tijdens een transit gaat het licht van de ster door een atmosfeer. Verschillende gasmoleculen absorberen verschillende kleuren, dus de overgang levert een reeks chemische vingerafdrukken op die kunnen worden gedetecteerd door telescopen zoals Webb. “We kennen slechts een handvol gematigde planeten die vergelijkbaar zijn met de aarde en die dicht genoeg bij ons in de buurt staan en voldoen aan andere criteria die nodig zijn voor dit soort onderzoek, transmissie spectroscopie genaamd, met de huidige faciliteiten”, zegt Michael McElwain, onderzoeksastrofysicus bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, en co-auteur van het artikel van Kuzuhara en Fukui. “Om de diversiteit van atmosferen en evolutionaire resultaten voor deze planeten beter te begrijpen, hebben we meer voorbeelden nodig zoals Gliese 12 b.”
TESS is een NASA Astrophysics Explorer-missie die wordt beheerd door NASA Goddard en geëxploiteerd door het MIT in Cambridge, Massachusetts. Andere partners zijn Northrop Grumman, gevestigd in Falls Church, Virginia; NASA's Ames Research Center in Silicon Valley, Californië; het Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian in Cambridge, Massachusetts; MIT's Lincoln Laboratory; en het Space Telescope Science Institute in Baltimore. Meer dan een dozijn universiteiten, onderzoeksinstituten en observatoria wereldwijd nemen deel aan de missie.
Bron: NASA
