Op de National Astronomy Meeting in Groot-Brittannië is vandaag de ontdekking bekendgemaakt van negen nieuwe exoplaneten. Ze zijn gevonden met behulp van de transitmethode. Zes exoplaneten binnen een grotere steekproef van 27 blijken in tegenovergestelde richting rond hun moederster te draaien – precies andersom als in ons zonnestelsel. Astronomen combineerden de nieuwe onderzoeksresultaten met eerdere waarnemingen van exoplaneten met een planeetovergang. De ontdekking stelt de huidige theorieën over planeetvorming op de proef en suggereert dat systemen met exoplaneten die ‘hete Jupiters’ worden genoemd, waarschijnlijk geen aard-achtige planeten bevatten.
“Dit zal in het exoplanetenonderzoek inslaan als een bom”, zegt Amaury Triaud, een promovendus van Geneva Observatory, die samen met Andrew Cameron en Didier Queloz een belangrijk deel van de waarnemingen leidde.
Men denkt dat planeten zich vormen in de stof- en gasschijf rondom een jonge ster. Deze protoplanetaire schijf draait in dezelfde richting als de ster. Tot nu toe werd gedacht dat de planeten die uit die schijf worden gevormd allemaal in ongeveer hetzelfde vlak en in dezelfde richting draaien als hun moederster. Dit is het geval bij de planeten in ons zonnestelsel.
Nadat de astronomen de negen exoplaneten hadden ontdekt met de Wide Angle Search for Planets (WASP), gebruikten ze de HARPS-spectrograaf op ESO’s 3,6-meter telescoop op La Silla in Chili, samen met data van de Zwitserse Euler-telescoop, ook op La Silla, en een aantal andere telescopen om de vondst te bevestigen en de exoplaneten in deze en eerdere surveys te karakteriseren.
De astronomen ontdekten tot hun verbazing dat de omloop van meer dan de helft van alle bestudeerde ‘hete Jupiters’ niet in dezelfde lijn ligt als de rotatie-as van hun moederster. Het bleek zelfs dat zes exoplaneten in dit uitgebreide onderzoek een tegengestelde, retrograde beweging hebben: ze draaien rond hun ster in de ‘verkeerde’ richting.
“De nieuwe resultaten betwisten de gangbare opvatting dat planeten altijd in dezelfde richting draaien als hun moederster,” zegt Andrew Cameron van de University of St Andrews, die deze week de nieuwe resultaten presenteerde op de National Astronomy Meeting in Glasgow.
Sinds de eerste 'hete Jupiters' vijftien jaar geleden werden ontdekt, is hun oorsprong een raadsel. Deze planeten hebben een massa die gelijk is aan of groter dan die van Jupiter, maar ze draaien in een heel nauwe baan om hun ster heen. Men denkt dat de kernen van reuzenplaneten bestaan uit een mix van steen- en ijsdeeltjes die alleen voorkomen in de koude buitengebieden van planeetsystemen. 'Hete Jupiters' moeten daarom ver van hun moederster zijn gevormd en vervolgens dichterbij zijn gekomen. Veel astronomen dachten dat dit kwam door de interactie met de zwaartekracht van de stofschijf waaruit ze zijn gevormd. Dit scenario duurt een paar miljoen jaar en resulteert in een omloopbaan die op een lijn ligt met de rotatieas van de moederster. De aard-achtige, rotsachtige planeten zouden daarna worden gevormd. Maar de nieuwe waarnemingen kunnen niet met deze theorie worden verklaard.
Om de retrograde exoplaneten te verklaren, stelt een alternatieve migratietheorie dat de geringe afstand van ‘hete Jupiters’ tot hun moederster helemaal niet wordt veroorzaakt door interactie met de stofschijf, maar door gravitationeel getrouwtrek over honderden miljoenen jaren met verder weg gelegen planeten of sterren die zich in een langzamer evolutieproces bevinden. Nadat deze verstoringen een reuzenplaneet in een schuine en uitgerekte baan hebben getrokken, zal de planeet door getijdenwrijving elke keer als hij dicht langs de ster komt energie verliezen. De planeet zal uiteindelijk in een bijna cirkelvormige, maar schuine omloopbaan dicht bij de ster komen. “Een neveneffect van dit proces is dat het alle kleinere, aardachtige planeten in deze systemen zou wegvagen”, zegt Didier Queloz van Geneva Observatory.
Van twee van de retrograde planeten is inmiddels ontdekt dat ze verafgelegen zware begeleiders hebben, die mogelijk de oorzaak van de verstoring zijn. Deze nieuwe resultaten zullen leiden tot een intensieve zoektocht naar begeleidende objecten in andere planeetsystemen.
Het onderzoek is gepresenteerd tijdens de United Kingdom National Astronomy Meeting (NAM) die deze week plaatsvindt in Glasgow, Schotland. Negen publicaties voorgedragen aan internationale tijdschriften zullen tijdens de NAM worden vrijgegeven, waarvan vier op basis van data verkregen met ESO-telescopen. Het WASP-consortium heeft tijdens deze bijeenkomst de Royal Astronomical Society Group Achievement Award 2010 gekregen.
Meer afbeeldingen en een video op de ESO-website
Ontdekking nieuwe exoplaneten stelt theorie over planeetvorming op de proef
