Als het gaat om extrasolaire planeten, uiterlijk kan bedriegen. Astronomen hebben een nieuwe planeet in beeld gebracht, en het lijkt bijna identiek aan een van de best bestudeerde gasreuzenplaneten. Maar deze dubbelganger verschilt op een heel belangrijke manier:zijn oorsprong.

"We hebben een gasreuzenplaneet gevonden die een virtuele tweeling is van een eerder bekende planeet, maar het lijkt erop dat de twee objecten op verschillende manieren zijn gevormd, " zei Trent Dupuy, astronoom bij het Gemini Observatorium en leider van de studie.

Opkomend uit stellaire kraamkamers van gas en stof, sterren worden geboren als kittens in een nest, in trossen en onvermijdelijk wegdwalen van hun geboorteplaats. Deze nesten bestaan ​​uit sterren die sterk variëren, variërend van minuscule runts die niet in staat zijn om hun eigen energie op te wekken (bruine dwergen genoemd) tot massieve sterren die hun leven beëindigen met supernova-explosies. Te midden van deze onrust, planeten vormen zich rond deze nieuwe sterren. En zodra de sterrenkraamkamer zijn gas op heeft, de sterren (met hun planeten) verlaten hun geboorteplaats en dwalen vrij door de Melkweg. Door deze uittocht astronomen geloven dat er planeten zouden moeten zijn die tegelijkertijd uit dezelfde stellaire kraamkamer zouden moeten worden geboren, maar om sterren die in de loop van de eeuwen ver van elkaar verwijderd zijn, als lang verloren broers en zussen.

"Daten, exoplaneten gevonden door directe beeldvorming waren in wezen individuen, elk verschillend van elkaar in hun uiterlijk en leeftijd. Het vinden van twee exoplaneten met bijna identieke verschijningsvormen en toch zo verschillend gevormd, opent een nieuw venster voor het begrijpen van deze objecten, " zei Michael Liu, astronoom aan het University of Hawai`i Institute for Astronomy, en een medewerker aan dit werk.

Dupuy, Liu, en hun medewerkers hebben het eerste geval van zo'n planetaire dubbelganger geïdentificeerd. Eén object is al lang bekend:de 13-Jupiter-massa planeet beta Pictoris b, een van de eerste planeten ontdekt door directe beeldvorming, terug in 2009. Het nieuwe object, nagesynchroniseerd 2MASS 0249 c, heeft dezelfde massa, helderheid, en spectrum als bèta Pictoris b.

Na het ontdekken van dit object met de Canada-France-Hawaii Telescope (CFHT), Dupuy en medewerkers stelden vervolgens vast dat 2MASS 0249 c en beta Pictoris b in dezelfde sterrenkraamkamer werden geboren. Op het oppervlak, dit maakt de twee objecten niet alleen look-alikes, maar echte broers en zussen.

Echter, de planeten hebben enorm verschillende leefsituaties, namelijk de soorten sterren waar ze omheen draaien. De gastheer voor bèta Pictoris b is een ster die 10 keer helderder is dan de zon, terwijl 2MASS 0249 c om een ​​paar bruine dwergen draait die 2000 keer zwakker zijn dan de zon. Verder, beta Pictoris b is relatief dicht bij zijn gastheer, ongeveer 9 astronomische eenheden (AU, de afstand van de aarde tot de zon), terwijl 2MASS 0249 c 2000 AU is van zijn binaire host.

Deze drastisch verschillende regelingen suggereren dat de opvoeding van de planeten helemaal niet hetzelfde was. Het traditionele beeld van gasreuzenvorming, waar planeten beginnen als kleine rotsachtige kernen rond hun moederster en groeien door gas op te hopen uit de sterschijf, waarschijnlijk gemaakt bèta Pictoris b. In tegenstelling tot, de host van 2MASS 0249 c had niet genoeg schijf om een ​​gasreus te maken, dus de planeet is waarschijnlijk gevormd door het rechtstreeks ophopen van gas uit de oorspronkelijke stellaire kraamkamer.

"2MASS 0249 c en beta Pictoris b laten ons zien dat de natuur meer dan één manier heeft om zeer gelijkaardige exoplaneten te maken, " zegt Kaitlin Kratter, astronoom aan de Universiteit van Arizona en een medewerker aan dit werk. "bèta Pictoris b is waarschijnlijk gevormd zoals we denken dat de meeste gasreuzen doen, beginnend met kleine stofkorrels. In tegenstelling tot, 2MASS 0249 c ziet eruit als een ondergewicht bruine dwerg die is ontstaan ​​door het instorten van een gaswolk. Ze worden allebei als exoplaneten beschouwd, maar 2MASS 0249 c illustreert dat zo'n eenvoudige classificatie een gecompliceerde realiteit kan verdoezelen."

Het team identificeerde voor het eerst 2MASS 0249 c met behulp van afbeeldingen van CFHT, en hun herhaalde waarnemingen onthulden dat dit object op grote afstand van zijn gastheer in een baan om de aarde draait. Het systeem behoort tot de beta Pictoris bewegende groep, een wijdverspreide reeks sterren genoemd naar zijn beroemde planeet-hostende ster. De waarnemingen van het team met de W.M. Keck-telescoop hebben vastgesteld dat de gastheer in feite een nauw van elkaar gescheiden paar bruine dwergen is. Dus helemaal, het 2MASS 0249-systeem bestaat uit twee bruine dwergen en een gasreuzenplaneet. Vervolgspectroscopie van 2MASS 0249 c met de NASA Infrared Telescope Facility en de Astrophysical Research Consortium 3,5-meter Telescope bij Apache Point Telescope toonde aan dat het een opmerkelijke gelijkenis vertoont met bèta Pictoris b.

Het 2MASS 0249-systeem is een aantrekkelijk doelwit voor toekomstige studies. De meest direct in beeld gebrachte planeten staan ​​heel dicht bij hun gastheersterren, het belemmeren van gedetailleerde studies van de planeten vanwege het heldere licht van de sterren. In tegenstelling tot, de zeer brede scheiding van 2MASS 0249 c van het binaire bestand van de gastheer maakt het meten van eigenschappen zoals het oppervlakteweer en de samenstelling veel gemakkelijker, wat leidt tot een beter begrip van de kenmerken en oorsprong van gasreuzenplaneten.

Dit werk is geaccepteerd voor publicatie in de Astronomisch Tijdschrift .