Het duurde Eerste Kerstdag. Slechts één glimp.
NASA’s Transiting Exoplanet Survey Satellite, TESS, merkte op 25 december 2020 een dip in het sterrenlicht op. Die ene transit lanceerde een jacht op NGTS-38 b, een wereld die bijna vijf keer zo zwaar blijkt te zijn als Jupiter.
Jarenlang achtervolgden astronomen planeten die dicht bij hun sterren cirkelden. Korte banen. Frequente transits. Gemakkelijke gegevens.
Deze was anders.
NGTS-38 b heeft 180 dagen nodig om één baan te voltooien. Het is een ‘Super-Jupiter’. De term impliceert meestal omvang, niet noodzakelijkerwijs snelheid, maar hier maakt de enorme massa – gecombineerd met een baan die bijna een half jaar lang is – het tot een statistische uitschieter bij het detecteren van transits.
“Dit was een ongelooflijke ontdekking… om er na 100 dagen nog een te vinden die veel verder weg ligt, is een groot probleem!”
Eigenlijk 180 dagen. Toby Rodel, de promovendus die de ontdekking leidde vanuit Queen’s University, vond het niet alleen. Hij wachtte erop.
Waarom planeten die lange perioden doorreizen zo moeilijk te vangen zijn
Denk na over de geometrie.
Om een planeet via de transitmethode te zien, moet deze rechtstreeks tussen zijn ster en de aarde passeren. Als de baan breed is, gebeurt die kruising zelden. Een periode van 180 dagen betekent dat u elke zes maanden één transit kunt zien.
Het team van Rodel richtte de telescopen van de Next Generation Transit Survey (NGTS) in Chili meer dan 200 opeenvolgende nachten op de doelster.
Waarom?
Om het einde van een tweede transit op te vangen.
Ze hadden het nodig. Eén transit geeft u schattingen van timing en grootte. Twee transits bevestigen de periode. Zonder die bevestiging zijn de gegevens slechts een misschien.
Maar zelfs met twee transits krijg je geen massa. Niet direct.
Het team splitste het licht van de ster om kleine schommelingen te meten. De zwaartekracht van de planeet trekt aan de ster. De ster beweegt lichtjes. Door die beweging samen met de transitgegevens te analyseren, berekenden ze de werkelijke massa van de planeet: 4,5 keer die van Jupiter.
Zijn straal? Ongeveer 8% groter dan die van Jupiter.
Dat is een compact object. Een compacte reus.
De baan is raar. En het doet ertoe
De meeste exoplaneten die op deze manier worden aangetroffen, draaien in een nauwe baan om de aarde. Ze zijn heet. Het zijn gestripte atmosferen.
NGTS-38 b is anders.
Zijn baan is geen cirkel. Het is een ellips.
Op het dichtstbijzijnde punt bevindt hij zich slechts iets verder van zijn ster dan de afstand van Mercurius tot onze zon. Op zijn verst is hij bijna net zo ver verwijderd als de aarde van de zon verwijderd is.
De gastster is groter en heter dan de onze, dus de planeet blijft warm. Maar het is koeler dan de ultrahete Jupiters die we gewoonlijk bestuderen.
Waarom is temperatuur belangrijk?
“Deze planeet heeft een veel lagere temperatuur… het is een geweldige kans om te bestuderen wat manen of ringen vasthoudt.”
Dat is de kicker.
De meeste bekende exoplaneten staan te dicht bij hun sterren voor stabiele maansystemen. Getijdenkrachten verscheuren ze. NGTS-38 b zit verder naar buiten. De zwaartekracht is sterk.
Zou het manen kunnen bevatten?
Zou het ringen kunnen hebben?
Buiten ons zonnestelsel hebben we dit nog nooit bevestigd. Als ze er zijn, is deze planeet misschien wel de beste kandidaat om dat te bewijzen.
Twee teams. Eén planeet. Geen toeval
De wetenschap haat eenzame wolven.
Terwijl het team van Rodel hun bevindingen publiceerde in de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, identificeerde een aparte groep onder leiding van Felipe Rojas van de Universidad Adolfo Ibáñez het systeem onafhankelijk.
Ze noemden het TIC-659102228 b.
Dezelfde planeet. Dezelfde methode. Hetzelfde resultaat.
Rojas noemde de “milde excentriciteit” en de massa als belangrijkste kenmerken. Werelden als deze bewaren vingerafdrukken van hoe ze zijn ontstaan. Ze lijken niet op de planeten die we al twintig jaar zien.
Het veld is verder gegaan.
Het detecteren van planeten met lange omlooptijden was niet mogelijk toen Kepler voor het eerst werd gelanceerd. Nu is het zo.
Betekent dit dat we dicht bij het vinden van een aardse tweeling zijn?
Niet helemaal.
Professor Christopher Watson was duidelijk: “Deze planeet lijkt in niets op de aarde.”
Maar bewijzen dat we enorme planeten in brede banen kunnen detecteren? Dat is een technische sprong. Het verlegt de grenzen van wat waarneembaar is.
Wat NGTS-38b uniek maakt
Hier is de uitsplitsing:
- Massa: 4,5x Jupiter.
- Straal: ~1,08x Jupiter.
- Omlooptijd: 180 aardse dagen.
- Excentriciteit: Matig (ovale baan).
- Detectiemethode: Transit + Radiale snelheid (sterwiebel).
Het is een ‘warme’ Super-Jupiter. Niet heet. Niet koud.
Het bevindt zich in een gat dat we nog maar net beginnen te verkennen.
De meeste transitonderzoeken filteren op korte perioden. Ze streven naar een snel rendement op hun investeringen. NGTS-38 b dwong het wachten af.
En het loonde.
De gegevens zijn eruit. De onafhankelijke bevestiging is er. De planeet is echt.
Nu kijken we naar de ster. We wachten op de volgende transit. En misschien, heel misschien, zullen we de schaduw van een maan vinden die de schijf ernaast kruist.
