Astronomen zijn er voor het eerst in geslaagd een rechtstreeks spectrum – de chemische vingerafdruk vast te stellen van een exoplaneet bij een ster in een verafgelegen planeetsysteem dat lijkt op een uitvergrote versie van ons zonnestelsel. Hierdoor hebben ze nieuwe informatie verkregen over de vorming en samenstelling van de planeet. Het resultaat is een mijlpaal in de zoektocht naar buitenaards leven.
“Het spectrum van een planeet is te vergelijken met een vingerafdruk. Het verschaft de belangrijkste informatie over de chemische elementen in de planeetatmosfeer”, zegt Markus Janson, eerste auteur van een paper over deze ontdekking. “Met deze informatie kunnen we beter begrijpen hoe de planeet is gevormd en in de toekomst kunnen we misschien wel tekenen van leven vinden.”
De wetenschappers namen het spectrum van een enorme exoplaneet die draait rondom de heldere, zeer jonge ster HR 8799, op ongeveer 130 lichtjaar van de aarde. De ster, met 1,5 keer de massa van de zon, heeft een planetenstelsel dat lijkt op een uitvergrote versie van ons zonnestelsel. In 2008 heeft een ander team onderzoekers bij deze ster drie reuzenplaneten ontdekt, die 7 tot 10 keer zwaarder zijn dan Jupiter. Hun afstand tot HR 8799 is 20 tot 70 keer de afstand van de aarde tot de zon. Het systeem herbergt ook twee gordels van kleinere objecten, vergelijkbaar met de planetoïdengordel en de Kuipergordel in ons zonnestelsel.
“We hebben de middelste van de drie planeten geobserveerd, die ongeveer tien keer zo zwaar is als Jupiter en een temperatuur heeft van 800 graden Celsius”, zegt teamlid Carolina Bergfors. “Na meer dan vijf uur belichtingstijd konden we het spectrum ontwarren van de planeet, die wordt overstraald door zijn moederster.”
Het is de eerste keer dat het spectrum van een exoplaneet bij een normale, zonachtige ster rechtstreeks is genomen. Eerder kon het spectrum alleen worden verkregen met behulp van een ruimtetelescoop, door tijdens de secundaire eclips, waarbij de planeet achter de moederster langsgaat, het sterlicht voor en tijdens de eclips met elkaar te vergelijken. Deze methode kan echter alleen worden gebruikt bij een juiste oriëntatie van de omloopbaan van de exoplaneet, wat slechts bij een zeer klein aantal het geval is. Het huidige spectrum is genomen vanaf de grond, met behulp van ESO’s Very Large Telescope (VLT), tijdens een directe waarneming die niet afhankelijk is van de baanoriëntatie.
Dit is een opmerkelijk resultaat, omdat de moederster een paar duizend maal helderder is dan de planeet. “Het is net alsof je een kaars bestudeert op twee kilometer afstand terwijl hij naast een verblindend heldere lamp van 300 Watt staat”, zegt Janson.
De ontdekking was mogelijk door gebruik te maken van het infraroodinstrument NACO dat gebruik maakt van adaptieve optiek. Met het nieuwe instrument SPHERE, dat in 2011 op de VLT wordt geïnstalleerd, en de nieuwe European Extremely Large Telescope zullen naar verwachting nog preciezere opnamen en spectra van reuzen-exoplaneten kunnen worden genomen.
Uit de nieuwe data blijkt dat de atmosfeer van de planeet nog steeds onvoldoende begrepen wordt. “De waargenomen eigenschappen in het spectrum komen niet overeen met de huidige theoretische modellen”, legt co-auteur Wolgang Brandner uit. “We moeten rekening houden met een meer gedetailleerde beschrijving van de atmosferische stofwolken, of accepteren dat de atmosfeer een andere chemische samenstelling heeft dan tot nu toe is aangenomen.”
De astronomen hopen spoedig de ‘vingerafdrukken’ van de andere twee reuzenplaneten vast te leggen zodat ze, voor de eerste keer, de spectra van drie planeten binnen één planetair systeem kunnen vergelijken. “Dit zal zeker nieuw licht werpen op de processen die leiden tot de vorming van planeetsystemen zoals het onze”, concludeert Janson.
ESO
VLT neemt rechtstreeks spectrum van exoplaneet
