Wetenschap
Burgerwetenschappers helpen bij het ontdekken van een recordbrekende exoplaneet in een dubbelstersysteem
Een team van astronomen en burgerwetenschappers heeft een planeet ontdekt in de bewoonbare zone van een ongewoon sterrenstelsel, inclusief twee sterren en mogelijk nog een exoplaneet.
De planeetjagers zagen de Neptunus-achtige planeet toen deze voor zijn gastster langs trok, waardoor het licht van de ster tijdelijk werd gedimd op een manier die leek op een zonsverduistering op aarde. Deze ‘transitmethode’ identificeert doorgaans planeten met krappe banen, omdat de kans groter is dat ze paden volgen die hen tussen de aarde en hun moederster brengen en, wanneer ze dergelijke paden volgen, vaker naar lichtblokkerende posities gaan. Daarom wordt deze nieuw ontdekte planeet als ongewoon ver weg beschouwd, waarbij de planeet er 272 dagen over doet om zijn ster te omcirkelen.
Bovendien is de ster nu veruit de helderste waarvan bekend is dat hij een transitplaneet herbergt in de bewoonbare zone waar vloeibaar water kan voorkomen.
Vervolgobservaties van het systeem brachten nog meer bijzonderheden aan het licht. De ster wordt ook omcirkeld door een nog onbevestigde tweede planeet met een baan van 34 dagen en, misschien wel het meest interessant, een andere ster. Het unieke systeem biedt een waardevol datapunt voor wetenschappers die proberen te begrijpen hoe planeten zich vormen en in stabiele banen blijven in meersterrensystemen. De onderzoekers presenteren hun ontdekkingen op 30 april in The Astrophysical Journal .
‘Het vinden van planeten in meersterrensystemen is cruciaal voor ons begrip van hoe je uit hetzelfde materiaal verschillende planeten kunt maken’, zegt hoofdauteur van het onderzoek Nora Eisner, onderzoeksmedewerker bij het Center for Computational Astrophysics van het Flatiron Institute in New York City.
Systemen van sterren en planeten ontstaan wanneer wolken van gas en stof beginnen samen te klonteren. Wanneer zich naast een andere ster een ster vormt, kan het paar een dubbelstersysteem vormen. Omdat de kans op het ontstaan van planeten in een dubbelstersysteem naar schatting half zo groot is als in systemen met één ster, zegt Eisner:"Het is best spannend dat we deze hebben gevonden."
De pas ontdekte planeet – formeel TOI 4633 c genoemd, maar door de wetenschappers de bijnaam Percival (naar een personage uit de Harry Potter-boekenreeks) genoemd – werd voor het eerst geïdentificeerd door burgerwetenschappers die gegevens doorzochten die waren verzameld door NASA's Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). Met het Planet Hunters TESS-programma kan iedereen met een computer die is verbonden met internet, zoeken naar onontdekte planeten in de TESS-gegevens.
"Elke keer dat ik een mogelijke transit zie, voel ik mijn hart sneller kloppen en mijn opwinding enorm stijgen", zegt Simon Bentzen, een Deense burgerwetenschapper die sinds 2018 vrijwilliger is bij Planet Hunters TESS. "Ik ben erg blij dat ik heb geholpen Ik hoop dat de nieuwe planeten kunnen bijdragen aan ons begrip van planeetvorming en andere interessante planetaire vragen kunnen helpen beantwoorden."
De burgerwetenschappers helpen de astronomen met het doorzoeken van de enorme datasets, die veel te groot zijn om door onderzoekers zelf te kunnen analyseren. Tot nu toe heeft het project ruim 43.000 vrijwilligers uit 90 landen geholpen bij het catalogiseren van zo'n 25 miljoen objecten. Burgerwetenschappers zijn vooral van onschatbare waarde bij het vinden van exoplaneten in een lange baan, omdat deze objecten door computers moeilijk te identificeren zijn.
"Het menselijk brein heeft een werkelijk ongelooflijk vermogen om patronen te herkennen en ruis weg te filteren", zegt Eisner, hoofdonderzoeker van Planet Hunters TESS. "Terwijl onze algoritmen moeite hebben om deze planeten met een langere periode te identificeren, doen de burgerwetenschappers dat niet."
Nadat vijftien burgerwetenschappers de mogelijke planeet hadden gemarkeerd, besloten Eisner en haar team het van dichterbij te bekijken. Vervolgonderzoek naar de radiale snelheid van de ster – waarbij werd gezocht naar kleine schommelingen in de beweging van de ster die de zwaartekracht van nabije metgezellen onthullen – toonde een potentiële tweede planeet dicht bij de ster.
Uit verdere beelden en archiefgegevens bleek dat wat de wetenschappers aanvankelijk dachten dat één enkele ster was, in werkelijkheid twee sterren zijn. De twee naast elkaar draaiende sterren bevinden zich momenteel te dicht bij elkaar om vanuit ons gezichtspunt op aarde afzonderlijk te kunnen worden onderscheiden. Archiefwaarnemingen van de ster die de afgelopen 119 jaar zijn verzameld, hebben echter aangetoond dat het systeem inderdaad uit een paar dubbelsterren bestaat.
De nieuwe exoplaneet heeft de op een na langste baan van alle planeten die met TESS-gegevens zijn ontdekt en is een van de slechts vijf met banen langer dan 100 dagen. ‘Deze planeet is in veel opzichten opmerkelijk’, zegt Eisner. "Het is opmerkelijk in zijn baan, het is opmerkelijk omdat het zich in de bewoonbare zone bevindt en het is opmerkelijk omdat het in een baan om een heldere ster draait."
Hoewel de wetenschappers denken dat de planeet zich in de bewoonbare zone bevindt, zouden ze deze planeet niet aanraden als bestemming voor je volgende interstellaire vakantie. TOI 4633 c heeft geen vast oppervlak en de atmosfeer is waarschijnlijk dik van waterdamp, waterstof en methaan. Eerdere studies hebben echter aangetoond dat planeten met een lange periode een grotere kans hebben om satellieten of manen te hebben, die vaste oppervlakken kunnen bieden waar leven zich kan vestigen.
‘Als deze planeet een maan zou hebben, zou die maan waarschijnlijk een vast oppervlak hebben, wat een geweldige plek zou kunnen zijn om water te vinden’, zegt Eisner. In de toekomst zou de exoplaneet het doelwit kunnen zijn van exomaandetectiecampagnes, gezien de helderheid van het systeem en de lange baan van de planeet, die beide nuttig zijn voor exomaandetectie.
Hoewel wetenschappers graag meer willen weten over dit systeem, zal het minstens dertig jaar duren voordat de twee sterren ver genoeg uit elkaar staan om de exacte lay-out van het stellaire systeem te bepalen. Door te bevestigen of de planeten om dezelfde ster draaien of om verschillende sterren, kunnen we beter begrijpen hoe lang dergelijke systemen stabiel kunnen blijven.
Het zou wetenschappers ook kunnen helpen betere voorspellingen te doen voor het vinden van nieuwe exoplaneten. Bijna de helft van alle zonachtige sterren bevindt zich in meersterrensystemen.
‘Als we konden bepalen waar de planeten om hun baan draaien, zou dat echt een opstapje zijn om ons inzicht in de vorming van exoplaneten te vergroten’, zegt Eisner. "Het zou ons mogelijk ook kunnen helpen om op een dag naar een ster en zijn eigenschappen te kijken en te raden welke planeten er mogelijk in dat systeem ronddraaien."
Eisner moedigt mensen die geïnteresseerd zijn in vrijwilligerswerk bij Planet Hunters TESS aan om de website van het project te bezoeken.