Een team van astronomen heeft een derde planeet ontdekt die om de ster Bèta Pictoris draait. De nieuwe planeet, Bèta Pictoris d, is honderd keer zwakker dan Bèta Pictoris b — de eerste planeet die in hetzelfde stersysteem werd ontdekt — en behoort tot de zwakste exoplaneten die ooit vanaf de aarde in beeld zijn gebracht.
Nadat het team de planeet had waargenomen met behulp van de Very Large Telescope (VLT) van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO), ontdekte het dat deze al meer dan tien jaar verborgen zat in archiefwaarnemingen.
‘Dit was een toevallige ontdekking’, zegt Ben Sutlieff, mede-hoofdonderzoeker van de studie die vandaag in The Astrophysical Journal Letters is gepubliceerd, en astronoom aan de Universiteit van Edinburgh (VK). ‘We wilden aanvankelijk een al bekende planeet in het stelsel, Bèta Pictoris b, nader bestuderen om te zien hoe deze in de loop van de tijd veranderde’, voegt hij eraan toe. Toen het team echter de beelden van het stelsel ging analyseren, merkten ze iets anders op, los van Bèta Pictoris b, dat hen op een geheel nieuw spoor zette.
‘Er is daar nog iets anders, heb je het gezien?’ herinnert Markus Bonse, ESO-astronoom in Duitsland en de andere mede-leider van het onderzoek, zich dat hij zei toen hij naar de gegevens keek. Om de aard van hun waarneming te bevestigen, doorzocht het team het ESO-archief, een catalogus van eerdere waarnemingen die met ESO-faciliteiten zijn gedaan.
Op verschillende opnamen, waarvan sommige wel elf jaar oud waren, ontdekten ze een nieuwe planeet, Bèta Pictoris d, waaronder één waarop de planeet nauwelijks te zien was in de gloed van zijn grotere buur, Bèta Pictoris b ‘Het lijkt erop dat planeet d al meer dan tien jaar verstoppertje met ons heeft gespeeld en dat we nu pas kunnen zeggen: We hebben je te pakken!’, zegt Jayne Birkby, medeauteur van de studie en astronoom aan de Universiteit van Oxford (VK).
De nu ontdekte planeet is, evenals de beide andere planeten in het stelsel, een gasreus zoals Jupiter of Saturnus. Bèta Pictoris d heeft echter een veel wijdere baan dan de planeten Bèta Pictoris b en Bèta Pictoris c. Bovendien hebben de twee planeten elk ongeveer tien keer zoveel massa als Jupiter, terwijl de nieuwe planeet slechts 2,4 keer zo zwaar is als Jupiter, waardoor deze een van de lichtste planeten is die ooit vanaf de aarde in beeld zijn gebracht. De planeet is ook relatief koud en daardoor uiterst zwak in vergelijking tot zijn moederster.
Alleen planeten die helder genoeg zijn om zichtbaar te zijn in de nabijheid van hun veel helderdere moederster kunnen rechtstreeks worden gefotografeerd. Het vastleggen van een planeet die zo zwak is als Bèta Pictoris d, is daarom een grote prestatie. ‘De nieuwe planeet is honderd keer zwakker dan Bèta Pictoris b, de beroemde planeet in hetzelfde stelsel, waarmee hij de zwakste exoplaneet is die ooit rechtstreeks vanaf de aarde in beeld is gebracht’, legt Bonse uit.
Deze eerste duidelijke waarneming van Bèta Pictoris d, die 63 lichtjaar van ons is verwijderd, werd verricht met het ERIS-instrument op de VLT door Sutlieff, Bonse en hun team. Een onafhankelijk team onder leiding van Aidan Gibbs van de Universiteit van Californië, VS, heeft dezelfde planeet ook ontdekt met behulp van de Webb-ruimtetelescoop, een gezamenlijk instrument van de ruimtevaartagentschappen van de VS, Europa en Canada. Hun resultaten worden vandaag eveneens in The Astrophysical Journal Letters gepubliceerd.
Om de mogelijke ontdekking van een planeet te kunnen bevestigen, moeten astronomen doorgaans vervolgwaarnemingen doen. Dit stersysteem was echter al uitgebreid bestudeerd, en er waren verschillende opnamen opgeslagen in de wetenschappelijke archieven van ESO en de Webb-ruimtetelescoop. ‘Tot onze grote vreugde dook hij op in eerdere SPHERE-waarnemingen’, zegt Birkby, daarbij verwijzend naar een ander VLT-instrument dat eerder werd gebruikt om het Bèta Pictoris-stelsel te observeren.
Nu het team wist waar het de mogelijke nieuwe planeet moest zoeken, ‘bleek hij al die tijd al in de gegevens verborgen te zitten!”, zegt Birkby. Medeauteur Valentin Christiaens, onderzoeker bij CEA Paris-Saclay in Frankrijk, voegt hieraan toe: ‘De waarnemingen in de archiefgegevens van SPHERE zijn niet alleen op zichzelf al heel spannend, maar ook omdat ze suggereren dat er nog meer schatten verborgen liggen in de archieven van de VLT-instrumenten!’
Bèta Pictoris is nu het tweede stelsel, na HR 8799, waarin meer dan twee planeten rechtstreeks in beeld zijn gebracht. ‘Stelsels met meerdere rechtstreeks in beeld gebrachte exoplaneten zijn de ‘heilige graal’ van ontdekkingen, omdat ze ons veel kunnen leren over hoe verschillende exoplaneten in dezelfde ontstaansomgeving eruitzien,’ zegt Sutlieff [2]. Bèta Pictoris d lost ook een mysterie in zijn planetenstelsel op, omdat de planeet precies de juiste massa en positie heeft om de specifieke vorm van de omringende puinschijf – bestaande uit de restanten van het planeetvormingsproces – te kunnen verklaren.
De manier waarop Bèta Pictoris d is ontdekt stimuleert verdere directe waarnemingen van planetenstelsels waarin zwakke planeten wellicht in het volle zicht verborgen zijn gebleven, onder meer met de toekomstige Extremely Large Telescope (ELT) van ESO.
‘Planeten lijken vrienden te hebben’, zegt Beth Biller, eveneens medeauteur van het artikel en astronoom aan de Universiteit van Edinburgh (VK), ‘veel van de beroemde exoplanetenstelsels die rechtstreeks in beeld zijn gebracht, lijken meerdere reuzenplaneten te bevatten, en waarschijnlijk verbergen zich in deze systemen nog meer planeten met lage massa’s die met instrumenten op de ELT aan het licht zouden kunnen komen.’
