Op ongeveer 129 lichtjaar van de aarde in de richting van het sterrenbeeld Pegasus bevindt zich het relatief jonge sterrenstelsel HR 8799. Begin 2008 In dit systeem werden vier om de aarde draaiende exoplaneten ontdekt die – naast de exoplaneet Formalhaut b – de allereerste waren die werden bevestigd met behulp van de directe beeldvormingstechniek. En na verloop van tijd, astronoom zijn gaan geloven dat deze vier planeten met elkaar in resonantie zijn.

In dit geval, de vier planeten draaien om hun ster met een 1:2:4:8 resonantie, wat betekent dat de omlooptijd van elke planeet in een bijna nauwkeurige verhouding staat met de andere in het systeem. Dit is een relatief uniek fenomeen, een die een Jason Wang inspireerde - een afgestudeerde student van de Berkeley-tak van de door NASA gesponsorde Nexus for Exoplanet System Science (NExSS) - om een ​​video te maken die hun orbitale dans illustreert.

Met behulp van afbeeldingen verkregen door de W.M. Keck Observatory over een periode van zeven jaar, Wang's video geeft een glimp van deze vier exoplaneten in beweging. Zoals je hieronder kunt zien, de centrale ster is verduisterd zodat het licht dat van zijn planeten weerkaatst kan worden gezien. En hoewel het niet laat zien dat de planeten een volledige omlooptijd hebben voltooid (wat tientallen jaren en zelfs eeuwen zou duren), illustreert het prachtig de resonantie die bestaat tussen de vier planeten van de ster.

Zoals Jason Wang via e-mail aan Universe Today vertelde:

"De gegevens zijn over een periode van 7 jaar verkregen van een van de 10 meter Keck-telescopen door een team van astronomen (Christian Marois, Quinn Konopacky, Bruce Macintosh, Travis Barman, en Ben Zuckerman). Christian reduceerde elk van de 7 datatijdperken, om 7 gegevensframes te maken. Ik heb toen een film gemaakt door een bewegingsinterpolatie te gebruiken om die 7 frames in 100 frames te interpoleren om een ​​vloeiende video te krijgen, zodat het niet schokkerig is (alsof we ze elke maand vanaf de aarde zouden kunnen observeren)."

De beelden van de vier exoplaneten werden oorspronkelijk gemaakt door Dr. Christian Marois van de National Research Council van het Herzberg Institute of Astrophysics van Canada. In 2008 ontdekten Marois en zijn collega's de eerste drie planeten van HR 8799 - HR 8799 b, c en d - met behulp van directe beeldvormingstechniek. Rond dezelfde tijd, een team van UC Berkeley kondigde de ontdekking aan van Fomalhaut b, ook met behulp van directe beeldvorming.

Deze planeten waren allemaal vastbesloten om gasreuzen van vergelijkbare grootte en massa te zijn, met tussen 1,2 en 1,3 keer de grootte van Jupiter, en 7 tot 10 keer zijn massa. Op het moment van hun ontdekking, HR 8799 d werd verondersteld de dichtstbijzijnde planeet te zijn bij zijn ster, op een afstand van ongeveer 27 astronomische eenheden (AU's) - terwijl de andere twee op een afstand van ongeveer 42 en 68 AU draaien, respectievelijk.

Pas daarna realiseerde het team zich dat de planeten al in 1998 waren waargenomen. De Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer (NICMOS) van de Hubble-ruimtetelescoop had licht van het systeem verkregen dat de aanwezigheid van planeten aangaf. Echter, dit werd pas duidelijk nadat een nieuw ontwikkelde beeldverwerkingstechniek was geïnstalleerd. Vandaar, de "pre-ontdekking" bleef onopgemerkt.

Verdere waarnemingen in 2009 en 2010 onthulden het bestaan ​​van de vierde planeet - HR 8799 e - die een baan had die hem in de andere drie plaatste. Toch, deze planeet is vijftien keer verder van zijn ster verwijderd dan de aarde van de zon, wat resulteert in een omlooptijd van ongeveer 18, 000 dagen (49 jaar). De anderen nemen ongeveer 112, 225, en 450 jaar (respectievelijk) om een ​​baan om HR 8799 te voltooien.

uiteindelijk, Wang besloot de video te produceren (wat niet zijn eerste was), om te illustreren hoe spannend de zoektocht naar exoplaneten kan zijn. Zoals hij het verwoordde:

"Ik had dit bewegingsinterpolatie-algoritme geschreven voor een ander exoplaneetsysteem, Bèta Pictoris b, waar we een planeet in een baan aan de rand zien die eruitziet alsof hij in zijn ster duikt (hij cirkelt er eigenlijk gewoon voor). We wilden hetzelfde doen voor HR 8799 om dit systeem tot leven te brengen en onze opwinding te delen door exoplaneten rechtstreeks in beeld te brengen. Ik vind het verbazingwekkend dat we de technologie hebben om andere werelden rond andere sterren te zien draaien."

In aanvulling, de video vestigt de aandacht op een sterrenstelsel dat unieke mogelijkheden biedt voor onderzoek naar exoplaneten. Aangezien HR 8799 het eerste multiplanetaire systeem was dat rechtstreeks in beeld werd gebracht, betekent dit dat astronomen de banen van de vier planeten direct kunnen waarnemen, observeren hun dynamische interacties, en bepalen hoe ze tot hun huidige configuratie zijn gekomen.

Astronomen zullen ook spectra van de atmosfeer van deze planeet kunnen nemen om hun samenstelling te bestuderen, en vergelijk dit met de gasreuzen van ons eigen zonnestelsel. En aangezien het systeem echt vrij jong is (slechts 40 miljoen jaar oud), het kan ons veel vertellen over het proces van planeetvorming. Laatste, maar niet de minste, hun brede banen (een noodzaak gezien hun grootte) kunnen betekenen dat het systeem minder dan stabiel is.

In de toekomst, volgens Wang, astronomen zullen kijken of er planeten uit het systeem worden geworpen. Ik weet niet hoe het met jou zit, maar ik zou een video die illustreert dat een van de gasreuzen van HR 8799 uit zijn systeem wordt geboot, ook behoorlijk inspirerend zijn!