Gebruikmakend van de superscherpe radio-"visie" van de continentale Very Long Baseline Array (VLBA) van de National Science Foundation, astronomen hebben een planeet ter grootte van Saturnus ontdekt in een baan om een ​​kleine, koele ster 35 lichtjaar van de aarde. Dit is de eerste ontdekking van een extrasolaire planeet met een radiotelescoop met behulp van een techniek die uiterst nauwkeurige metingen van de positie van een ster aan de hemel vereist, en alleen de tweede planeetontdekking voor die techniek en voor radiotelescopen.

De techniek is al lang bekend, maar is moeilijk te gebruiken gebleken. Het gaat om het volgen van de werkelijke beweging van de ster in de ruimte, en vervolgens een minuscuul "wiebelen" detecteren in die beweging veroorzaakt door het zwaartekrachteffect van de planeet. De ster en de planeet draaien om een ​​locatie die voor beide gecombineerd het zwaartepunt vertegenwoordigt. De planeet wordt indirect onthuld als die locatie, het barycentrum genoemd, is ver genoeg van het centrum van de ster om een ​​wiebel te veroorzaken die door een telescoop kan worden gedetecteerd.

Deze techniek, de astrometrische techniek genoemd, zal naar verwachting bijzonder goed zijn voor het detecteren van Jupiter-achtige planeten in banen ver van de ster. Dit komt omdat wanneer een massieve planeet om een ​​ster draait, de in de ster geproduceerde wiebeling neemt toe met een grotere afstand tussen de planeet en de ster, en op een bepaalde afstand van de ster, hoe massiever de planeet, hoe groter de geproduceerde wiebel.

Vanaf juni 2018 en anderhalf jaar lang, de astronomen volgden een ster genaamd TVLM 513-46546, een koele dwerg met minder dan een tiende van de massa van onze zon. In aanvulling, ze gebruikten gegevens van negen eerdere VLBA-waarnemingen van de ster tussen maart 2010 en augustus 2011.

Uitgebreide analyse van de gegevens uit die tijdsperioden onthulde een veelbetekenende schommeling in de beweging van de ster, wat wijst op de aanwezigheid van een planeet die qua massa vergelijkbaar is met Saturnus, eens in de 221 dagen om de ster draait. Deze planeet staat dichter bij de ster dan Mercurius bij de zon.

Klein, koele sterren zoals TVLM 513-46546 zijn de meest talrijke sterrentypes in ons Melkwegstelsel, en velen van hen bleken kleinere planeten te hebben, vergelijkbaar met de aarde en Mars.

"Reuzenplaneten, zoals Jupiter en Saturnus, zullen naar verwachting zeldzaam zijn rond kleine sterren zoals deze, en de astrometrische techniek is het beste in het vinden van Jupiter-achtige planeten in brede banen, dus we waren verrast om een ​​lagere massa te vinden, Saturnus-achtige planeet in een relatief compacte baan. We verwachtten een massievere planeet te vinden, gelijk aan Jupiter, in een wijdere baan, " zei Salvador Curiel, van de Nationale Autonome Universiteit van Mexico. "Het detecteren van de baanbewegingen van deze sub-Jupiter-massale planetaire metgezel in zo'n compacte baan was een grote uitdaging, " hij voegde toe.

Meer dan 4, Er zijn 200 planeten ontdekt die om andere sterren dan de zon draaien, maar de planeet rond TVLM 513-46546 is pas de tweede die is gevonden met behulp van de astrometrische techniek. Een ander, zeer succesvolle methode, de radiale snelheidstechniek genoemd, vertrouwt ook op het zwaartekrachteffect van de planeet op de ster. Die techniek detecteert de kleine versnelling van de ster, hetzij in de richting van of weg van de aarde, veroorzaakt door de beweging van de ster rond het zwaartepunt.

"Onze methode is een aanvulling op de radiale snelheidsmethode die gevoeliger is voor planeten die in nauwe banen ronddraaien, terwijl de onze gevoeliger is voor massieve planeten in banen verder weg van de ster, " zei Gisela Ortiz-Leon van het Max Planck Instituut voor Radioastronomie in Duitsland. "Inderdaad, deze andere technieken hebben slechts een paar planeten gevonden met kenmerken zoals planeetmassa, orbitale grootte, en gastheer stermassa, vergelijkbaar met de planeet die we hebben gevonden. Wij zijn van mening dat de VLBA, en de astrometrietechniek in het algemeen, zou veel meer vergelijkbare planeten kunnen onthullen."

Een derde techniek, de transitmethode genoemd, ook zeer geslaagd, detecteert de lichte verzwakking van het licht van de ster wanneer een planeet ervoor passeert, gezien vanaf de aarde.

De astrometrische methode is succesvol geweest voor het detecteren van nabije dubbelstersystemen, en werd al in de 19e eeuw erkend als een potentieel middel om planeten buiten het zonnestelsel te ontdekken. Door de jaren heen, een aantal van dergelijke ontdekkingen werden aangekondigd, vervolgens niet om verder onderzoek te overleven. De moeilijkheid was dat de stellaire schommeling die door een planeet wordt geproduceerd, zo klein is vanaf de aarde gezien, dat het buitengewone precisie vereist bij de positionele metingen.

"De VLBA, met antennes gescheiden door maar liefst 5, 000 mijl, ons het grote oplossend vermogen en de extreem hoge precisie heeft gegeven die nodig zijn voor deze ontdekking, " zei Amy Mioduszewski, van het National Radio Astronomy Observatory. "In aanvulling, verbeteringen die zijn aangebracht aan de gevoeligheid van de VLBA hebben ons de datakwaliteit gegeven die het mogelijk maakte om dit werk nu te doen, " voegde ze eraan toe.

Curiel, Ortiz-Leon, Mioduszewski, en Rosa Torres van de Universiteit van Guadalajara in Mexico, rapporteerden hun bevindingen in de Astronomisch tijdschrift .