Een ster op ongeveer 100 lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Vissen, GJ9827, herbergt wat misschien wel een van de meest massieve en dichte superaardse planeten is die tot nu toe zijn gedetecteerd, volgens nieuw onderzoek onder leiding van Carnegie's Johanna Teske. Deze nieuwe informatie levert bewijs om astronomen te helpen het proces waarmee dergelijke planeten worden gevormd beter te begrijpen.

De ster GJ 9827 herbergt eigenlijk een drietal planeten, ontdekt door NASA's op exoplaneten jagende Kepler/K2-missie, en alle drie zijn iets groter dan de aarde. Dit is de grootte die volgens de Kepler-missie het meest voorkomt in de melkweg met perioden tussen enkele en enkele honderden dagen.

Intrigerend, er zijn geen planeten van deze grootte in ons zonnestelsel. Dit maakt wetenschappers nieuwsgierig naar de omstandigheden waaronder ze ontstaan ​​en evolueren.

Een belangrijke sleutel tot het begrijpen van de geschiedenis van een planeet is het bepalen van de samenstelling ervan. Zijn deze superaardes rotsachtig zoals onze eigen planeet? Of hebben ze stevige kernen omgeven door grote, gasachtige atmosfeer?

Om te proberen te begrijpen waar een exoplaneet van gemaakt is, wetenschappers moeten zowel de massa als de straal meten, waarmee ze de bulkdichtheid kunnen bepalen.

Bij het kwantificeren van planeten op deze manier, astronomen hebben een trend opgemerkt. Het blijkt dat planeten met een straal groter dan ongeveer 1,7 keer die van de aarde een gasachtige omhulling hebben, zoals Neptunus, en die met radii kleiner dan dit zijn rotsachtig, zoals onze thuisplaneet.

Sommige onderzoekers hebben voorgesteld dat dit verschil wordt veroorzaakt door fotoverdamping, die planeten ontdoet van hun omringende omhulsel van zogenaamde vluchtige stoffen - stoffen zoals water en koolstofdioxide met een laag kookpunt - waardoor planeten met een kleinere straal ontstaan. Maar er is meer informatie nodig om deze theorie echt te testen.

Dit is de reden waarom de drie planeten van GJ 9827 speciaal zijn - met stralen van 1,64 (planeet b), 1,29 (planeet c) en 2,08 (planeet d), ze overspannen deze scheidslijn tussen superaarde (rotsachtige) en sub-Neptunus (enigszins gasachtige) planeten.

Gelukkig, teams van Carnegie-wetenschappers, waaronder co-auteurs Steve Shectman, Sharon Wang, Paul Butler, Jef Kraan, en Ian Thompson, hebben GJ 9827 gevolgd met hun Planet Finding Spectrograph (PFS), zodat ze de massa's van de drie planeten konden beperken met gegevens in de hand, in plaats van te moeten klauteren om veel nieuwe waarnemingen van GJ 9827 te krijgen.

"Gebruikelijk, als een transiterende planeet wordt gedetecteerd, het duurt maanden, zo niet een jaar of meer om genoeg waarnemingen te verzamelen om de massa te meten, " legde Teske uit. "Omdat GJ 9827 een heldere ster is, we hadden het toevallig in de sterrencatalogus die Carnegie-astronomen sinds 2010 voor planeten in de gaten houden. Dit was uniek voor PFS."

De spectrograaf is ontwikkeld door Carnegie-wetenschappers en gemonteerd op de Magellan Clay Telescopes van Carnegie's Las Campanas Observatory.

De PFS-waarnemingen geven aan dat planeet b ongeveer acht keer de massa van de aarde is, waardoor het een van de meest massieve en dichte superaarde zou zijn die tot nu toe is ontdekt. De massa's voor planeet c en planeet d worden geschat op respectievelijk ongeveer twee en een half en vier keer die van de aarde, hoewel de onzekerheid in deze twee bepalingen zeer groot is.

Deze informatie suggereert dat planeet d een aanzienlijke vluchtige envelop heeft, en laat de vraag open of planeet c een vluchtige envelop heeft of niet. Maar de betere beperking van de massa van planeet b suggereert dat het ongeveer 50 procent ijzer is.

"Er zijn meer waarnemingen nodig om de samenstelling van deze drie planeten vast te stellen, "Zei Wang. "Maar ze lijken enkele van de beste kandidaten om onze ideeën te testen over hoe super-aardes zich vormen en evolueren, mogelijk met behulp van NASA's aankomende James Webb Space Telescope."