Wolf 503b, een exoplaneet twee keer zo groot als de aarde, is ontdekt door een internationaal team van Canadese, Amerikaanse en Duitse onderzoekers gebruiken gegevens van NASA's Kepler Space Telescope. De vondst wordt beschreven in een nieuwe studie waarvan de hoofdauteur Merrin Peterson is, een instituut voor onderzoek naar exoplaneten (iREx) afgestudeerde studente die in mei begon aan haar master aan de Université de Montréal (UdeM).

Wolf 503b is ongeveer 145 lichtjaar van de aarde verwijderd in het sterrenbeeld Maagd; het draait elke zes dagen om zijn ster en is er dus heel dicht bij, ongeveer 10 keer dichter bij de zon dan Mercurius.

"De ontdekking en bevestiging van deze nieuwe exoplaneet was erg snel, dankzij de samenwerking die ik en mijn adviseur, Björn Benneke, zijn een onderdeel van, ' zei Peterson. 'In mei, toen de laatste release van Kepler K2-gegevens binnenkwam, we hebben snel een programma uitgevoerd waarmee we zoveel mogelijk interessante kandidaat-exoplaneten konden vinden. Wolf 503b was een van hen."

Het programma dat het team gebruikte, identificeert verschillende, periodieke dips die optreden in de lichtcurve van een ster wanneer een planeet ervoor passeert. Om het systeem waar Wolf 503b deel van uitmaakt beter te karakteriseren, de astronomen verkregen eerst een spectrum van de gastster bij de NASA Infrared Telescope Facility. Dit bevestigde dat de ster een oude 'oranje dwerg' is, iets minder lichtgevend dan de zon, maar ongeveer twee keer zo oud, en maakte een nauwkeurige bepaling van de straal van zowel de ster als zijn metgezel mogelijk.

Om te bevestigen dat de metgezel inderdaad een planeet was en om een ​​valse positieve identificatie te voorkomen, het team verkreeg adaptieve optische metingen van Palomar Observatory en onderzocht ook archiefgegevens. Met deze, ze konden bevestigen dat er geen dubbelsterren op de achtergrond waren en dat de ster geen andere had, massievere metgezel die zou kunnen worden geïnterpreteerd als een doorgaande planeet.

Wolf 503b is interessant, ten eerste, vanwege zijn grootte. Dankzij de Kepler-telescoop, we weten dat de meeste planeten in de Melkweg die dicht bij hun sterren draaien ongeveer zo groot zijn als Wolf 503b, ergens tussen de grootte van de aarde en Neptunus (die 4 keer groter is dan de aarde). Aangezien er niets is zoals zij in ons zonnestelsel, astronomen vragen zich af of deze planeten kleine en rotsachtige 'superaarde' zijn of gasvormige miniversies van Neptunus. Een recente ontdekking toont ook aan dat er aanzienlijk minder planeten zijn die tussen de 1,5 en 2 keer zo groot zijn als de aarde dan die kleiner of groter zijn. deze druppel, de Fulton-kloof genoemd, zou kunnen zijn wat de twee soorten planeten van elkaar onderscheidt, onderzoekers zeggen in hun studie van de ontdekking, gepubliceerd in 2017.

"Wolf 503b is een van de weinige planeten met een straal in de buurt van de opening die een ster heeft die helder genoeg is voor meer gedetailleerde studie die de ware aard ervan beter zal beperken, " legde Björn Benneke uit, een UdeM-professor en lid van iREx en CRAK. "Het biedt een belangrijke kans om de oorsprong van deze radiuskloof beter te begrijpen, evenals de aard van de intrigerende populaties van 'superaarde' en 'sub-Neptunus' als geheel."

De tweede reden voor interesse in het Wolf 503b-systeem is dat de ster relatief dicht bij de aarde staat, en dus heel helder. Een van de mogelijke vervolgstudies voor heldere sterren is het meten van hun radiale snelheid om de massa van de planeten in een baan om hen heen te bepalen. Een zwaardere planeet zal een grotere zwaartekrachtsinvloed hebben op zijn ster, en de variatie in de gezichtslijnsnelheid van de ster in de tijd zal groter zijn. De massa, samen met de straal bepaald door de waarnemingen van Kepler, geeft de bulkdichtheid van de planeet, wat op zijn beurt iets zegt over de samenstelling ervan. Bijvoorbeeld, in zijn straal, als de planeet een samenstelling heeft die lijkt op die van de aarde, het zou ongeveer 14 keer zijn massa moeten zijn. Indien, zoals Neptunus, het heeft een atmosfeer die rijk is aan gas of vluchtige stoffen, het zou ongeveer half zo massief zijn.

Door zijn helderheid, Wolf 503 zal ook een belangrijk doelwit zijn voor de komende James Webb Space Telescope. Met behulp van een techniek genaamd transit spectroscopie, het zal mogelijk zijn om de chemische inhoud van de atmosfeer van de planeet te bestuderen, en om de aanwezigheid van moleculen zoals waterstof en water te detecteren. Dit is cruciaal om te verifiëren of het vergelijkbaar is met dat van de aarde, Neptunus wel of totaal anders dan de atmosferen van planeten in ons zonnestelsel.

Soortgelijke waarnemingen kunnen niet worden gedaan van de meeste planeten die door Kepler zijn gevonden, omdat hun gastheersterren meestal veel zwakker zijn. Als resultaat, de bulkdichtheden en atmosferische samenstellingen van de meeste exoplaneten zijn nog onbekend.

"Door de aard van Wolf 503b te onderzoeken, we zullen meer begrijpen over de structuur van planeten in de buurt van de straalopening en meer in het algemeen over de diversiteit van exoplaneten die aanwezig zijn in onze melkweg, " zei Peterson. "Ik kijk ernaar uit om er meer over te leren."