Voor het grootste deel van de menselijke geschiedenis was ons begrip van hoe planeten ontstaan ​​en evolueren gebaseerd op de acht (of negen) planeten in ons zonnestelsel. Maar in de afgelopen 25 jaar de ontdekking van meer dan 4, 000 exoplaneten, of planeten buiten ons zonnestelsel, veranderde dat allemaal.

Een van de meest intrigerende van deze verre werelden is een klasse van exoplaneten die hete Jupiters worden genoemd. Vergelijkbaar in grootte met Jupiter, deze door gas gedomineerde planeten draaien extreem dicht bij hun moedersterren, ze omcirkelen in slechts 18 uur. We hebben zoiets niet in ons eigen zonnestelsel, waar de planeten die het dichtst bij de zon staan ​​rotsachtig zijn en veel verder weg draaien. De vragen over hete Jupiters zijn net zo groot als de planeten zelf:vormen ze zich dicht bij hun sterren of verder weg voordat ze naar binnen migreren? En als deze reuzen migreren, wat zou dat onthullen over de geschiedenis van de planeten in ons eigen zonnestelsel?

Om die vragen te beantwoorden, wetenschappers zullen veel van deze hete reuzen heel vroeg in hun vorming moeten observeren. Nutsvoorzieningen, een nieuwe studie in de Astronomisch tijdschrift rapporten over de detectie van de exoplaneet HIP 67522 b, wat de jongste hete Jupiter lijkt te zijn die ooit is gevonden. Het draait om een ​​goed bestudeerde ster van ongeveer 17 miljoen jaar oud. wat betekent dat de hete Jupiter waarschijnlijk maar een paar miljoen jaar jonger is, terwijl de meeste bekende hete Jupiters meer dan een miljard jaar oud zijn. De planeet doet er ongeveer zeven dagen over om om zijn ster te draaien, die een massa heeft die vergelijkbaar is met die van de zon. Gelegen op slechts ongeveer 490 lichtjaar van de aarde, HIP 67522 b is ongeveer 10 keer de diameter van de aarde, of dicht bij die van Jupiter. Zijn grootte geeft sterk aan dat het een door gas gedomineerde planeet is.

HIP 67522 b werd geïdentificeerd als een planeetkandidaat door NASA's Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), die planeten detecteert via de transitmethode:wetenschappers zoeken naar kleine dipjes in de helderheid van een ster, wat aangeeft dat een planeet in een baan tussen de waarnemer en de ster is gepasseerd. Maar jonge sterren hebben vaak veel donkere vlekken op hun oppervlak:sterrenvlekken, ook wel zonnevlekken genoemd wanneer ze op de zon verschijnen - die kunnen lijken op transiterende planeten. Dus gebruikten wetenschappers gegevens van NASA's onlangs gepensioneerde infraroodobservatorium, de Spitzer Ruimtetelescoop, om te bevestigen dat het transitsignaal van een planeet kwam en niet van een sterrenvlek. (Andere methoden voor het detecteren van exoplaneten hebben aanwijzingen opgeleverd voor de aanwezigheid van nog jongere hete Jupiters, maar geen enkele is bevestigd.)

De ontdekking biedt hoop om meer jonge hete Jupiters te vinden en meer te leren over hoe planeten zich in het hele universum vormen, zelfs hier thuis.

"We kunnen veel leren over ons zonnestelsel en zijn geschiedenis door de planeten en andere dingen die om de zon draaien te bestuderen, " zei Aaron Rizzutto, een exoplaneetwetenschapper aan de Universiteit van Texas in Austin die de studie leidde. "Maar we zullen nooit weten hoe uniek of hoe gewoon ons zonnestelsel is, tenzij we op zoek zijn naar exoplaneten. Wetenschappers van exoplaneten ontdekken hoe ons zonnestelsel past in het grotere geheel van planeetvorming in het universum."

Reuzen migreren?

Er zijn drie hoofdhypothesen over hoe hete Jupiters zo dicht bij hun moedersterren komen. Een daarvan is dat ze zich daar gewoon vormen en blijven zitten. Maar het is moeilijk voor te stellen dat planeten zich in zo'n intense omgeving vormen. Niet alleen zou de verzengende hitte de meeste materialen verdampen, maar jonge sterren barsten vaak uit met enorme explosies en sterrenwinden, mogelijk alle nieuw opkomende planeten verspreiden.

Het lijkt waarschijnlijker dat gasreuzen zich verder van hun moederster ontwikkelen, voorbij een grens die de sneeuwgrens wordt genoemd, waar het koel genoeg is om ijs en andere vaste materialen te vormen. Jupiter-achtige planeten bestaan ​​bijna volledig uit gas, maar ze bevatten vaste kernen. Het zou gemakkelijker zijn voor die kernen om zich voorbij de sneeuwgrens te vormen, waar bevroren materialen aan elkaar konden kleven als een groeiende sneeuwbal.

De andere twee hypothesen gaan ervan uit dat dit het geval is, en dat hete Jupiters dan dichter bij hun sterren dwalen. Maar wat zou de oorzaak en timing van de migratie zijn?

Eén idee stelt dat hete Jupiters hun reis vroeg in de geschiedenis van het planetenstelsel beginnen, terwijl de ster nog steeds wordt omringd door de schijf van gas en stof waaruit zowel de ster als de planeet is gevormd. In dit scenario, de zwaartekracht van de schijf die in wisselwerking staat met de massa van de planeet zou de baan van de gasreus kunnen onderbreken en ervoor zorgen dat deze naar binnen migreert.

De derde hypothese stelt dat hete Jupiters later dicht bij hun ster komen, wanneer de zwaartekracht van andere planeten rond de ster de migratie kan aandrijven. Het feit dat HIP 67522 b al zo vroeg na zijn vorming zo dicht bij zijn ster is, geeft aan dat deze derde hypothese in dit geval waarschijnlijk niet van toepassing is. Maar één jonge hete Jupiter is niet genoeg om het debat over hoe ze allemaal ontstaan ​​te beslechten.

"Wetenschappers zouden graag willen weten of er een dominant mechanisme is dat de meeste hete Jupiters vormt, " zei Yasuhiro Hasegawa, een astrofysicus die gespecialiseerd is in planeetvorming bij NASA's Jet Propulsion Laboratory, die niet betrokken was bij het onderzoek. "In de gemeenschap is er op dit moment geen duidelijke consensus over welke formatiehypothese het belangrijkst is voor het reproduceren van de populatie die we hebben waargenomen. De ontdekking van deze jonge hete Jupiter is opwindend, maar het is slechts een hint naar het antwoord. Om het mysterie op te lossen, we zullen meer nodig hebben."

TESS is een NASA Astrophysics Explorer-missie geleid en geëxploiteerd door MIT in Cambridge, Massachusetts, en beheerd door NASA's Goddard Space Flight Center. Andere partners zijn onder meer Northrop Grumman, gevestigd in de kerk van Falls, Virginia; NASA's Ames Research Center in Silicon Valley in Californië; het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge, Massachusetts; MIT's Lincoln-laboratorium; en het Space Telescope Science Institute in Baltimore. Meer dan een dozijn universiteiten, onderzoeksinstituten en observatoria wereldwijd nemen deel aan de missie.