Astronomen hebben rechtstreeks twee exoplaneten in beeld gebracht die door de zwaartekracht een brede opening uitsnijden in een planeetvormende schijf rond een jonge ster. Terwijl meer dan een dozijn exoplaneten direct in beeld zijn gebracht, dit is pas het tweede systeem met meerdere planeten dat is gefotografeerd. (De eerste was een systeem met vier planeten dat rond de ster HR 8799 draaide.) In tegenstelling tot HR 8799, Hoewel, de planeten in dit systeem groeien nog steeds door materiaal van de schijf te verzamelen.

"Dit is de eerste ondubbelzinnige detectie van een systeem met twee planeten dat een schijfgat uitsnijdt, " zei Julien Girard van het Space Telescope Science Institute in Baltimore, Maryland.

De gastster, bekend als PDS 70, bevindt zich ongeveer 370 lichtjaar van de aarde. De jonge 6 miljoen jaar oude ster is iets kleiner en minder zwaar dan onze zon, en neemt nog steeds gas op. Het is omgeven door een schijf van gas en stof met een grote opening die zich uitstrekt van ongeveer 1,9 tot 3,8 miljard mijl.

PDS 70b, de binnenste bekende planeet, bevindt zich binnen de schijfopening op een afstand van ongeveer 2 miljard mijl van zijn ster, vergelijkbaar met de baan van Uranus in ons zonnestelsel. Het team schat dat het 4 tot 17 keer zoveel weegt als Jupiter. Het werd voor het eerst ontdekt in 2018.

PDS 70c, de nieuw ontdekte planeet, bevindt zich nabij de buitenrand van de schijfopening op ongeveer 3,3 miljard mijl van de ster, vergelijkbaar met de afstand van Neptunus tot onze zon. Het is minder massief dan planeet b, met een gewicht tussen 1 en 10 keer zoveel als Jupiter. De twee planetaire banen zijn in de buurt van een 2-op-1 resonantie, wat betekent dat de binnenplaneet twee keer rond de ster draait in de tijd die de buitenplaneet nodig heeft om één keer rond te gaan.

De ontdekking van deze twee werelden is belangrijk omdat het direct bewijs levert dat het vormen van planeten genoeg materiaal uit een protoplanetaire schijf kan vegen om een ​​waarneembare kloof te creëren.

"Met faciliteiten als ALMA, Hubble, of grote op de grond gebaseerde optische telescopen met adaptieve optica, we zien overal schijven met ringen en gaten. De open vraag was, zijn daar planeten? In dit geval, het antwoord is ja, ’ legde Giard uit.

Het team ontdekte PDS 70 c vanaf de grond, met behulp van de MUSE-spectrograaf op de Very Large Telescope (VLT) van de European Southern Observatory. Hun nieuwe techniek was gebaseerd op de combinatie van de hoge ruimtelijke resolutie die wordt geboden door de 8-metertelescoop die is uitgerust met vier lasers en de gemiddelde spectrale resolutie van het instrument waarmee het zich kan "vergrendelen" op licht dat wordt uitgezonden door waterstof, wat een teken is van gasaangroei.

"Deze nieuwe waarnemingsmodus is ontwikkeld om sterrenstelsels en sterrenhopen met een hogere ruimtelijke resolutie te bestuderen. Maar deze nieuwe modus maakt het ook geschikt voor beeldvorming van exoplaneten, die niet de oorspronkelijke wetenschappelijke driver was voor het MUSE-instrument, " zei Sebastiaan Haffert van de Leidse Sterrewacht, hoofdauteur op het papier.

"We waren erg verrast toen we de tweede planeet vonden, ’ voegde Haffert eraan toe.

In de toekomst, NASA's James Webb Space Telescope kan mogelijk dit systeem en andere planeetkraamkamers bestuderen met behulp van een vergelijkbare spectrale techniek om verschillende golflengten van licht van waterstof te verkleinen. Hierdoor zouden wetenschappers de temperatuur en dichtheid van gas in de schijf kunnen meten, wat ons zou helpen om de groei van gasreuzenplaneten beter te begrijpen. Het systeem kan ook het doelwit zijn van de WFIRST-missie, die een krachtige demonstratie van coronagraaftechnologie zal bevatten die het licht van de ster kan blokkeren om zwakker licht van de omringende schijf en begeleidende planeten te onthullen.

Deze resultaten zijn gepubliceerd in het nummer van 3 juni van: Natuurastronomie .