Van bovenaf een planeet die ongeveer twee keer zo groot is als Jupiter, toont de opvatting van deze kunstenaar de ster waar die planeet om draait en de dubbelster van die ster in de verte. Krediet: Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF
Astronomen hebben ontdekt dat Jupiter-achtige planeet die rond een nabije ster draait, die er een is van een dubbelster, door nauwkeurig een kleine, bijna onmerkbare, wiebeling in de beweging van die ster door de ruimte te volgen. Hun werk leverde de allereerste bepaling op van de volledige, driedimensionale structuur van de banen van een dubbelsterpaar en een planeet die om een van hen draait. Deze prestatie kan waardevolle nieuwe inzichten opleveren in het proces van planeetvorming, aldus de astronomen. Deze doorbraak is gemaakt met behulp van de National Science Foundation's Zeer lange basislijnarray (VLBA).
Hoewel meer dan 5,000 planeten buiten het zonnestelsel zijn ontdekt, zijn er slechts drie ontdekt met behulp van een techniek genaamd astrometrie, die werd gebruikt om deze ontdekking te produceren. De prestatie van het bepalen van de 3D-architectuur van een dubbelstersysteem dat een planeet omvat, kan echter niet worden bereikt met andere exoplaneet ontdekkingsmethoden”, zegt Salvador Curiel van de Nationale Autonome Universiteit van Mexico (UNAM).
"Aangezien de meeste sterren zich in binaire of meerdere systemen bevinden, zal het begrijpen van systemen zoals deze ons helpen om de vorming van planeten in het algemeen te begrijpen," zei Curiel.
In de opvatting van deze kunstenaar draait een kleine ster (oranje) om een Jupiter-achtige planeet (blauw) en een verder weg gelegen begeleidende ster (rood). Krediet: Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF
De twee sterren, die samen GJ 896AB worden genoemd, bevinden zich op ongeveer 20 lichtjaar van de aarde. Dat maakt ze naar astronomische maatstaven naaste buren van ons. Het zijn rode dwergsterren, het meest voorkomende type ster in onze Melkweg heelal. De grotere, waar de planeet omheen draait, heeft ongeveer 44 procent van de massa van onze zon, terwijl de kleinere ongeveer 17 procent zo zwaar is als de zon. Ze zijn gescheiden door ongeveer de afstand van Neptunus van de zon en draaien om de 229 jaar om elkaar heen.
Voor hun studie van GJ 896AB combineerden de astronomen gegevens van optische waarnemingen van het systeem tussen 1941 en 2017 met gegevens van VLBA-waarnemingen tussen 2006 en 2011. Ze deden ook nieuwe VLBA-waarnemingen in 2020. De superscherpe resolutie van de VLBA op het hele continent, met zijn fantastische vermogen om fijne details te zien, produceerde uiterst nauwkeurige metingen van de posities van de sterren in de loop van de tijd. Een uitgebreide analyse van de gegevens uitgevoerd door de astronomen onthulde zowel de baanbewegingen van de sterren als hun gemeenschappelijke beweging door de ruimte.
Kunstenaarsanimatie illustreert de baanbewegingen van een dubbelsterpaar en een planeet die om een van de sterren draait. Krediet: Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF
Het bestaan van de planeet werd onthuld door een gedetailleerde tracering van de beweging van de grotere ster die een lichte wiebeling vertoonde. Het zwaartekrachteffect van de planeet op de ster veroorzaakt de wiebel. De ster en de planeet draaien om een locatie tussen hen in, het barycentrum genaamd, dat hun gemeenschappelijk zwaartepunt vertegenwoordigt. Als die locatie voldoende ver van de ster verwijderd is, kan de beweging van de ster eromheen worden gedetecteerd.
Volgens berekeningen van de astronomen heeft de planeet ongeveer twee keer de massa van Jupiter en draait elke 284 dagen om de ster. De afstand tot de ster is iets minder dan Venus' afstand van de zon. De baan van de planeet helt ongeveer 148 graden ten opzichte van de banen van de twee sterren.
"Dit betekent dat de planeet rond de hoofdster beweegt in de tegenovergestelde richting van die van de secundaire ster rond de hoofdster", zegt Gisela Ortiz-León van UNAM en het Max Planck Instituut voor Radioastronomie. "Dit is de eerste keer dat een dergelijke dynamische structuur is waargenomen op een planeet die is geassocieerd met een compact dubbelstelsel dat vermoedelijk in dezelfde protoplanetaire schijf is gevormd", voegde ze eraan toe.
"Aanvullende gedetailleerde studies van dit en soortgelijke systemen kunnen ons helpen belangrijke inzichten te krijgen in hoe planeten worden gevormd in binaire systemen. Er zijn alternatieve theorieën voor het vormingsmechanisme, en meer gegevens kunnen mogelijk aangeven welke het meest waarschijnlijk is”, zegt Joel Sanchez-Bermudez van UNAM. "Met name de huidige modellen geven aan dat zo'n grote planeet zeer onwaarschijnlijk is als begeleider van zo'n kleine ster, dus misschien moeten die modellen worden aangepast", voegde hij eraan toe.
De astrometrische techniek zal een waardevol hulpmiddel zijn om meer planetaire systemen te karakteriseren, aldus de astronomen. “We kunnen veel meer van dit soort werk doen met de geplande Volgende generatie VLA (ngVLA)', zegt Amy Mioduszewski van het National Radio Astronomy Observatory. "Hiermee kunnen we misschien planeten vinden die zo klein zijn als de aarde."
De astronomen rapporteerden hun bevindingen in het nummer van 1 september van het Astronomisch Tijdschrift.
Referentie: "3D Orbital Architecture of a Dwarf Binary System and Its Planetary Companion" door Salvador Curiel, Gisela N. Ortiz-León, Amy J. Mioduszewski en Joel Sanchez-Bermudez, 1 september 2022, Astronomisch Tijdschrift.
DOI: 10.3847/1538-3881/ac7c66
Het National Radio Astronomy Observatory is een faciliteit van de National Science Foundation, beheerd onder samenwerkingsovereenkomst door Associated Universities, Inc.
