De overgrote meerderheid van planeten in de buurt van vreemde sterren wordt door astronomen ontdekt met behulp van geavanceerde methoden. De exoplaneet verschijnt niet in de afbeelding, maar openbaart zich indirect in het spectrum. Een team van wetenschappers van de Max Planck Institutes for Astronomy and Extraterrestrial Physics is er nu in geslaagd om de eerste directe bevestiging te krijgen van een eerder ontdekte exoplaneet met behulp van de methode van radiale snelheidsmeting. Met behulp van het GRAVITY-instrument bij de VLT-telescopen in Chili, hebben de astronomen de vage glinstering van de planeet Beta Pictoris c waargenomen, zo'n 63 lichtjaar van de aarde verwijderd, naast de heldere stralen van zijn moederster. De onderzoekers kunnen nu uit deze waarnemingen zowel de helderheid als de dynamische massa van een exoplaneet afleiden en zo de vormingsmodellen van deze objecten beter verfijnen.

Door het licht van de vier grote VLT-telescopen te combineren, astronomen in het GRAVITY-samenwerkingsverband zijn erin geslaagd om de glinstering van licht afkomstig van een exoplaneet dicht bij zijn moederster direct waar te nemen. De planeet genaamd "b Pictoris c" is de tweede planeet die in een baan om zijn moederster draait. Het werd oorspronkelijk gedetecteerd door de zogenaamde "radiale snelheid, " die de weerstand meet aan de moederster als gevolg van de baan van de planeet. b Pictoris c staat zo dicht bij zijn moederster dat zelfs de beste telescopen tot nu toe niet in staat waren om de planeet rechtstreeks in beeld te brengen.

"Dit is de eerste directe bevestiging van een planeet gedetecteerd door de radiale snelheidsmethode, " zegt Sylvestre Lacour, leider van het ExoGRAVITY-observatieprogramma. Radiale snelheidsmetingen worden al tientallen jaren door astronomen gebruikt, en hebben de detectie van honderden exoplaneten mogelijk gemaakt. Maar nooit eerder waren de astronomen in staat een van die planeten rechtstreeks te observeren. Dit was alleen mogelijk omdat het GRAVITY-instrument, gelegen in een laboratorium onder de vier telescopen die het gebruikt, is een zeer nauwkeurig instrument. Het observeert het licht van de moederster met alle vier de VLT-telescopen tegelijk en combineert ze tot een virtuele telescoop met de details die nodig zijn om b Pictoris c te onthullen.

"Het is verbazingwekkend, welk detailniveau en gevoeligheid we kunnen bereiken met GRAVITY, " verwondert Frank Eisenhauer, de hoofdwetenschapper van het GRAVITY-project bij MPE. "We zijn net begonnen met het verkennen van verbluffende nieuwe werelden, van het superzware zwarte gat in het centrum van onze melkweg tot planeten buiten het zonnestelsel."

De directe detectie met GRAVITY, echter, was alleen mogelijk dankzij nieuwe radiale snelheidsgegevens die nauwkeurig de baanbeweging van b Pictoris c vaststelden, gepresenteerd in een tweede paper dat ook vandaag is gepubliceerd. Hierdoor kon het team de verwachte positie van de planeet nauwkeurig lokaliseren en voorspellen, zodat GRAVITY deze kon vinden.

b Pictoris c is dus de eerste planeet die met beide methoden is gedetecteerd en bevestigd, radiale snelheidsmetingen en directe beeldvorming. Naast de onafhankelijke bevestiging van de exoplaneet, de astronomen kunnen nu de kennis van deze twee voorheen gescheiden technieken combineren. "Dit betekent, we kunnen nu zowel de helderheid als de massa van deze exoplaneet verkrijgen, " legt Mathias Nowak uit, de hoofdauteur van het GRAVITY-ontdekkingspapier. "Als een algemene regel, hoe massiever de planeet, hoe lichter het is."

In dit geval, echter, de gegevens over de twee planeten zijn enigszins raadselachtig:het licht van b Pictoris c is zes keer zwakker dan zijn grotere broer, b Pictoris b. b Pictoris c heeft 8 keer de massa van Jupiter. Dus hoe massief is b Pictoris b? Radiale snelheidsgegevens zullen uiteindelijk deze vraag beantwoorden, maar het zal lang duren om voldoende gegevens te krijgen:een volledige baan voor planeet b rond zijn ster duurt 28 van onze jaren!

"We hebben eerder GRAVITY gebruikt om spectra te verkrijgen van andere direct in beeld gebrachte exoplaneten, die zelf al hints bevatten over hun vormingsproces, " voegt Paul Molliere toe, die als postdoc bij MPIA exoplaneetspectra modelleert. "Deze helderheidsmeting van b Pictoris c, gecombineerd met zijn massa, is een bijzonder belangrijke stap om onze planeetvormingsmodellen te beperken." Aanvullende gegevens kunnen ook worden geleverd door GRAVITY+, het instrument van de volgende generatie, die al in ontwikkeling is.