Solitaire planeten zijn moeilijk vindbare kosmische objecten met massa’s die vergelijkbaar zijn met die van de planeten in ons zonnestelsel, maar die niet in een baan om een ster draaien: ze zwerven vrij rond. Tot nu toe waren er niet veel bekend, maar een team van astronomen heeft, met behulp van gegevens van verschillende telescopen van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) en andere faciliteiten, minstens zeventig nieuwe solitaire planeten in ons Melkwegstelsel ontdekt.
Dit is de grootste groep vrij rondzwervende planeten die ooit is opgespoord, een belangrijke stap om de oorsprong en eigenschappen van deze mysterieuze galactische nomaden te begrijpen. ‘We wisten niet hoeveel we er konden verwachten en zijn blij dat we er zoveel hebben gevonden,’ zegt Núria Miret-Roig, astronoom aan het Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux, Frankrijk, en de Universiteit van Wenen, Oostenrijk. Ze is hoofdauteur van het nieuwe onderzoek, waarvan de resultaten vandaag in Nature Astronomy zijn gepubliceerd.
Solitaire planeten hebben geen ster in hun omgeving, en laten zich normaal gesproken niet in beeld brengen. Miret-Roig en haar team maakten echter gebruik van het feit dat deze planeten de eerste paar miljoen jaar na hun ontstaan nog heet genoeg zijn om te gloeien, waardoor ze rechtstreeks waarneembaar zijn met de gevoelige (infrarood)camera’s van grote telescopen. In een nabij stervormingsgebied in de sterrenbeelden Schorpioen en Slangendrager [1] wisten ze zeker zeventig nieuwe solitaire planeten op te sporen met massa’s die vergelijkbaar zijn met die van Jupiter. Bij de opsporing van deze solitaire planeten heeft het team gegevens gebruikt die verspreid over een periode van ongeveer twintig jaar met een aantal telescopen op de grond en in de ruimte zijn verzameld. ‘We hebben de kleine bewegingen, de kleuren en de lichtkracht gemeten van tientallen miljoenen bronnen in een groot gebied aan de hemel,’ legt Miret-Roig uit. ‘Deze metingen stelden ons in staat om de zwakste objecten in dit gebied, de solitaire planeten, met zekerheid te identificeren.’
Het team gebruikte waarnemingen van ESO’s Very Large Telescope (VLT), Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy (VISTA) en VLT Survey Telescope (VST), en de 2,2-meter MPG/ESO-telescoop in Chili en andere astronomische faciliteiten. ‘Het overgrote deel van onze gegevens is afkomstig van ESO-sterrenwachten, die absoluut van cruciaal belang waren voor dit onderzoek. Hun grote beeldveld en unieke gevoeligheid waren de sleutels tot ons succes,’ zegt Hervé Bouy, astronoom aan het Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux, Frankrijk, en projectleider van het nieuwe onderzoek. ‘We hebben tienduizenden opnamen van ESO-faciliteiten gebruikt, die overeenkomen met honderden uren aan waarnemingen en letterlijk tientallen terabytes aan gegevens.’ Het team heeft ook gebruik gemaakt van gegevens van de Gaia-satelliet van het Europese ruimteagentschap ESA. Deze samenwerking tussen telescopen op aarde en in de ruimte is daarmee van groot belang gebleken voor de verkenning van ons heelal.
Het onderzoek suggereert dat er nog veel meer van deze ongrijpbare, sterloze planeten op ontdekking wachten. ‘Er kunnen nog miljarden van deze solitaire reuzenplaneten in ons Melkwegstelsel rondzwerven,’ legt Bouy uit. Door de nu ontdekte solitaire planeten te bestuderen, kunnen astronomen wellicht aanwijzingen vinden over hoe deze mysterieuze objecten ontstaan. Sommige wetenschappers denken dat solitaire planeten kunnen ontstaan door het samentrekken van een gaswolk die te klein is om tot de vorming van een ster te leiden. Een andere mogelijkheid is dat ze vanuit planetenstelsels weggeslingerd zijn. Maar welk mechanisme waarschijnlijker is, blijft onduidelijk.
Voor de ontrafeling van het mysterie van de nomadische planeten zijn astronomen afhankelijk van verdere technologische ontwikkelingen. Het team hoopt ze in meer detail te kunnen onderzoeken met ESO’s Extremely Large Telescope (ELT), die momenteel in de Chileense Atacama-woestijn wordt gebouwd en later dit decennium in bedrijf zal komen. ‘Deze objecten zijn extreem zwak en met de bestaande faciliteiten kunnen ze nauwelijks worden bestudeerd,’ zegt Bouy. ‘De ELT zal van cruciaal belang zijn om meer informatie te verzamelen over de meeste solitaire planeten die we hebben opgespoord.’
Noten
[1] Het precieze aantal solitaire planeten dat het team heeft opgespoord laat zich moeilijk bepalen, omdat de waarnemingen de onderzoekers niet in staat stellen om de massa’s van de ontdekte objecten te meten. Objecten met een massa groter dan ongeveer 13 keer de massa van Jupiter zijn hoogstwaarschijnlijk geen planeten, dus mogen ze niet in de telling worden meegenomen. Maar omdat het team geen exacte waarden voor de massa’s kon bepalen, was het aangewezen op schattingen. Aan de hand van de helderheden van de waargenomen solitaire planeten kon wel een bovengrens worden opgelegd aan het aantal waargenomen solitaire planeten. Deze helderheden zijn op hun beurt weer gerelateerd aan de leeftijd van de planeten zelf, want hoe ouder de planeet, des te langer is deze afgekoeld en in helderheid afgenomen. Als het onderzochte gebied oud is, zijn de helderste objecten in de steekproef waarschijnlijk zwaarder dan 13 Jupitermassa’s. Maar als het gebied wat jonger is, zijn ze lichter dan dat. Rekening houdend met de onzekerheid in de leeftijd van het gebied, geeft de gebruikte methode een aantal solitaire planeten dat tussen de 70 en 170 ligt.
Bron: ESO
