Kandidaat planeten

Reuzenplaneten zijn gefotografeerd op grote afstand van hun sterren. De beelden overtuigen nog niet helemaal. George Beekman

Twee groepen astronomen claimen deze week in Science Express de eerste opnamen van reuzenplaneten bij andere sterren te hebben gemaakt. De ene groep, onder leiding van Christian Marois, vond maar liefst drie planeten bij HR 8799, een heel jonge ster op een afstand van 128 lichtjaar in het sterrenbeeld Pegasus. De andere groep, onder leiding van Paul Kalas, fotografeerde een planeet bij Fomalhaut, een eveneens heel jonge ster op een afstand van 25 lichtjaar in het sterrenbeeld Zuidervis. Maar hoe zeker zijn deze planeet-statussen?

De drie reuzenplaneten bij HR 8799 werden ontdekt op opnamen gemaakt met de grote Keck- en Geminitelescopen op Hawaii. Ze werden zichtbaar nadat het licht van de centrale ster met behulp van speciale computertechnieken was verwijderd. De planeten staan vanaf de aarde gezien namelijk zo dicht bij de ster dat ze er normaliter volledig door worden overstraald. Bovendien werden de opnamen gemaakt in het infrarood: het golflengtegebied waarin afkoelende, jonge planeten hun meeste straling uitzenden. Dat is momenteel de techniek voor het opsporen van planeten bij jonge sterren.

Toen Marois en zijn collega’s de drie objecten bij HR 8799 hadden ontdekt, moesten zij eerst nagaan of het ook werkelijk begeleiders waren en niet objecten die toevallig in dezelfde richting stonden, maar niets met de ster te maken hadden. Het eerste kon worden bevestigd toen uit metingen was gebleken dat de drie objecten even snel als de ster langs de hemel – en dus door de ruimte – bewogen en ook een baanbeweging vertoonden.

De drie reuzenplaneten zouden een massa tussen 5 en 13 maal die van Jupiter hebben, terwijl hun omlooptijden uiteenlopen van circa 100 tot 460 jaar. De buitenste planeet staat ruim twee maal zo ver van de ster als Neptunus van de zon. De astronomen noemen het planetentrio daarom ‘een opgeschaalde versie van het buitenste deel van ons planetenstelsel’.

ATMOSFEER

Van reuzenplaneten zoals deze zijn er al honderden ontdekt, maar die draaien op veel te korte afstand rond hun ster om ze met de huidige technieken zichtbaar te kunnen maken. Hun aanwezigheid wordt afgeleid uit een kleine periodieke ‘wiebeling’ of variatie van de helderheid van de ster waar ze omheen draaien. Maar daardoor is het veel moeilijker om iets over hun atmosfeer en ontstaansproces te weten te komen. Vandaar de pogingen om reuzenplaneten op grotere afstanden van sterren te fotograferen.

De reuzenplaneet bij Fomalhaut werd ontdekt op opnamen gemaakt met de Hubble Space Telescope. Hier werd het felle licht van de ster al tijdens de opnamen tegengehouden. Deze planeet bevindt zich binnen de grote stofschijf die de jonge ster omringt. Drie jaar geleden hadden Kalas en zijn collega’s al uit de scherpe begrenzing van deze schijf afgeleid dat zich hier een planeet moest bevinden. Uit zijn wisselwerking met de stofschijf leiden de astronomen nu af dat de massa van de planeet hooguit drie maal die van Jupiter kan zijn. Hij zou in 870 jaar rond Fomalhaut draaien, op een afstand die vier maal zo groot is als die van Neptunus tot de zon.

Opmerkelijk is echter dat deze reuzenplaneet wel in zichtbaar licht is te zien, maar niet in het infrarood, zoals bij een planeet van slechts 200 miljoen jaar oud wordt verwacht. Kalas verklaart dit door aan te nemen dat de planeet ook zelf is omringd door een stofschijf, en wel zo’n grote dat de ring rond Saturnus een kleintje mag worden genoemd. Het waargenomen licht zou dan vooral bestaan uit gereflecteerd sterlicht. Maar dat zou weer kunnen betekenen dat Kalas nog niet de reuzenplaneet zélf heeft gefotografeerd. Ook de mysterieuze afname van de intensiteit van dit licht tussen 2004 en 2006 roept de vraag op wat Kalas nu precies heeft gefotografeerd.

Ook de status van de drie planeten bij HR 8799 is trouwens nog niet voor honderd procent vastgesteld. De astronomen hebben de massa van deze objecten afgeleid uit onder andere de leeftijd van de ster. Als de ster een stuk ouder blijkt te zijn dan de veronderstelde 60 miljoen jaar, zijn de planeten zwaarder en zouden het bruine dwergen kunnen zijn, gasbollen met een massa van meer dan 13 maal die van Jupiter die op dezelfde manier als sterren ontstaan. Interessant, maar niet waar men op had gehoopt.

SCHORPIOEN

Beide groepen astronomen worden overigens op de hielen gezeten door een groep Canadese astronomen onder leiding van David Lafrenière, die onlangs een kandidaat-planeet heeft gefotografeerd bij een ster in het sterrenbeeld Schorpioen. Die planeet, acht maal de massa van Jupiter, staat op een afstand van maar liefst elf maal de afstand Neptunus-zon van zijn ster, zo berichten de astronomen in hun artikel dat binnenkort in de Astrophysical Journal Letters verschijnt. Van deze kandidaat is echter nog niet zeker of hij ook echt bij de ster hoort. Daartoe moet eerst zijn beweging aan de hemel worden gemeten, wat nog wel zo’n twee jaar kan duren. Het zal er dus om spannen wie uiteindelijk de eerste exoplaneet gefotografeerd blijkt te hebben.