In de afgelopen vier jaar is een instrument bevestigd aan een telescoop in de Chileense Andes - bekend als de Gemini Planet Imager - heeft zijn blik gericht op 531 sterren op zoek naar nieuwe planeten. Het team, geleid door Stanford University, publiceert nu de eerste bevindingen van de eerste helft van het onderzoek, gepubliceerd 12 juni in The Astronomisch Tijdschrift .

Het onderzoek bracht zes planeten en drie bruine dwergen in een baan om deze 300 sterren in beeld en bood nieuwe details over Jupiter-achtige planeten, die theorieën zouden kunnen beïnvloeden over hoe de aarde zich vormde en bewoonbaar werd.

"In de afgelopen twintig jaar astronomen hebben al deze zonnestelsels ontdekt die echt verschillen van de onze, " zei Bruce Macintosh, hoogleraar natuurkunde aan Stanford in de School of Humanities and Sciences. "De vraag die we uiteindelijk willen begrijpen is:zijn er levensdragende, Aardachtige planeten daarbuiten? En een manier om dat te beantwoorden, is door te begrijpen hoe andere zonnestelsels zich vormen."

In tegenstelling tot andere technieken voor het jagen op planeten, die afhankelijk zijn van het zoeken naar tekenen van een planeet - zoals het effect van zijn zwaartekracht op de moederster - in plaats van de planeet zelf, de Gemini Planet Imager maakt directe beelden, de zwakke planeet uit de schittering van een ster een miljoen keer helderder plukken.

"De reuzenplaneten in ons eigen zonnestelsel leven tussen de vijf en dertig keer de omloopafstand van de aarde, en voor het eerst onderzoeken we een soortgelijk gebied rond andere sterren, " zei Eric Nielsen, een onderzoekswetenschapper aan het Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology en hoofdauteur van het artikel. "Het is best spannend om te kunnen beginnen met het samenstellen van een telling van de planeten die groter zijn dan Jupiter in de buitenste zonnestelsels van enkele van onze naburige sterren."

Misschien een speciaal systeem

De meeste andere technieken tasten de binnenste delen van zonnestelsels af. Maar de Gemini Planet Imager richt zich specifiek op exoplaneten die groot zijn, jong en ver weg van de ster waar ze omheen draaien. In ons zonnestelsel, de buitenste delen zijn de thuisbasis van de reuzenplaneten. De Gemini Planet Imager helpt de onderzoekers beter te begrijpen of andere zonnestelsels planeten zoals Jupiter hebben. Echter, terwijl de Gemini Planet Imager een van de meest gevoelige planeetimagers is, er zijn nog steeds objecten die eraan ontsnappen en de planeten die dit team momenteel kan zien, zijn die meer dan tweemaal de massa van Jupiter.

In de eerste helft van het onderzoek de Gemini Planet Imager vond minder exoplaneten dan de onderzoekers hadden verwacht. Echter, de exoplaneten die ze wel zagen, droegen bij aan een van hun sterkste resultaten:elk van de zes planeten draaide om een ​​grote, heldere ster - ondanks het feit dat planeten gemakkelijker te zien zijn in de buurt van zwakke sterren. Dit toont onomstotelijk aan dat wijd draaiende reuzenplaneten vaker voorkomen rond zware sterren, minstens 1,5 keer massiever dan de zon. In de tussentijd, voor zonachtige sterren, De grotere neven van Jupiter zijn veel zeldzamer dan de kleine planeten die dicht bij hun ster zijn ontdekt door missies zoals NASA's Kepler.

"Gezien wat wij en andere onderzoeken tot nu toe hebben gezien, ons zonnestelsel lijkt niet op andere zonnestelsels, Macintosh zei. "We hebben niet zoveel planeten zo dicht bij de zon als bij hun sterren en we hebben nu voorlopig bewijs dat een andere manier waarop we zeldzaam zouden kunnen zijn, het hebben van dit soort Jupiter-en- planeten op."

Hoewel exacte Jupiter-equivalente exoplaneten net buiten het bereik van hun instrumenten vallen, zelfs geen hint vinden van iets Jupiter-achtigs rond deze 300 sterren laat de mogelijkheid open dat onze Jupiter speciaal is.

Een ander resultaat uit de eerste helft van het onderzoek is dat bruine dwergen - objecten die groter zijn dan planeten maar kleiner dan sterren - een heel andere populatie vormen dan planeten. Dit kan wijzen op een ander vormingsmechanisme voor deze klasse van objecten, wat suggereert dat bruine dwergen meer lijken op mislukte sterren dan supergrote planeten.

In combinatie met andere technieken, dit artikel geeft een afstand tot een ster aan waarop het aantal reuzenplaneten van toenemend naar afnemend gaat - op ongeveer vijf tot tien astronomische eenheden (één astronomische eenheid is de afstand van de zon tot de aarde).

"Het gebied in het midden zou de plaats kunnen zijn waar je waarschijnlijk planeten vindt die groter zijn dan Jupiter rond andere sterren, "Nielsen voegde toe, "wat erg interessant is, omdat we hier Jupiter en Saturnus in ons eigen zonnestelsel zien."

Alle drie de belangrijkste bevindingen ondersteunen de hypothese dat reuzenplaneten waarschijnlijk "bottom-up" vormen door ophoping van deeltjes rond een vaste kern, terwijl bruine dwergen waarschijnlijk "top-down" vormen als gevolg van enorme zwaartekrachtinstabiliteiten in de schijf van gas en stof waaruit een zonnestelsel ontstaat.

Werken hun weg naar de aarde

De Gemini Planet Imager Exoplanet Survey (GPIES) observeerde zijn 531e, en definitief, nieuwe ster in januari 2019. Het Gemini Planet Imager-team werkt nu aan het gevoeliger maken van het instrument voor kleinere, koelere exoplaneten die dichter bij hun zonnen draaien. In de tussentijd, de onderzoeken die deze exoplaneten indirect kunnen observeren, verplaatsen hun gevoeligheid naar buiten. In de niet al te verre toekomst, de twee zouden samen moeten komen op de hoeken van de ruimte waar een zonnestelsel als het onze zich nog zou kunnen verschuilen. Welk instrument het eerste is dat in staat is om direct een aardachtige wereld te bekijken, Macintosh denkt dat het zal zijn, althans gedeeltelijk, een afstammeling van de Gemini Planet Imager.

"Direct, we zien deze planeten als wazig, rode vlekken. op een dag, het wordt een pluizige blauwe klodder. En dat kleine, klein, wazig, blauwe klodder wordt een aarde, Macintosh zei. "Om naar de aarde te gaan, zal een ruimtemissie nodig zijn die waarschijnlijk ongeveer 20 jaar zal duren. Maar als het vliegt, het zal een spectrograaf gebruiken zoals die we hebben gebouwd en vervormbare spiegels zoals wat we hebben en software met regels code die we hebben geschreven."

Meer onmiddellijk, de GPIES-teamleden zijn van plan om aanvullende resultaten over het onderzoek te publiceren, inclusief informatie die ze verzamelden over de atmosferen van exoplaneten die ze zagen, en voltooi de analyse van de gegevens die tijdens de tweede helft van de enquête zijn verkregen.

"Ik heb vier en een half jaar geleden geholpen met het maken van de eerste GPIES-planeetfoto's, " zei Robert De Rosa, een onderzoekswetenschapper aan het Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology en co-auteur van het artikel, die vele nachten doorbracht met observeren met de Gemini Planet Imager in Chili en op afstand van Stanford. "Het is bitterzoet om te zien dat het ten einde loopt."