Astronomen hebben, met behulp van ESO’s planetenjager HARPS in Chili en telescopen elders ter wereld, drie planeten ontdekt die rond sterren van de sterrenhoop Messier 67 draaien. Hoewel inmiddels al van meer dan duizend planeten buiten het zonnestelsel het bestaan is bevestigd, is slechts een handjevol daarvan in sterrenhopen aangetroffen. Opvallend is dat een van de nieuwe exoplaneten rond een ster draait die bijna in alle opzichten identiek is aan onze zon.
Duidelijk is dat ook buiten ons zonnestelsel veel planeten voorkomen. Deze exoplaneten worden verspreid over de hemel aangetroffen bij sterren van de meest uiteenlopende leeftijden en chemische samenstellingen, maar binnen sterrenhopen [1] zijn tot nu toe maar weinig planeten ontdekt. Dat is bijzonder vreemd, omdat bekend is dat de meeste sterren in zulke groepen worden geboren. Astronomen begonnen zich al af te vragen of planeetvorming in sterrenhopen wellicht anders verloopt dan elders, en dit de vreemde schaarste zou kunnen verklaren.
Anna Brucalassi (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Duitsland), hoofdauteur van het nieuwe onderzoek, en haar team wilden daar het fijne van weten. ‘In de sterrenhoop Messier 67 zijn alle sterren ongeveer van dezelfde leeftijd en samenstelling als de zon. Dit maakt hem tot een perfect laboratorium om te onderzoeken hoeveel planeten in zo’n drukke omgeving ontstaan, en of dat bij voorkeur bij zwaardere of lichtere sterren gebeurt.’ Het team heeft metingen gedaan met HARPS, een instrument voor het opsporen van exoplaneten op de 3,6-meter ESO-telescoop van de La Silla-sterrenwacht. De resultaten werden aangevuld met waarnemingen van diverse andere sterrenwachten [2]. De astronomen namen, over een periode van zes jaar, een selectie van 88 sterren in Messier 67 [3] waar. Daarbij werd gelet op de kleine karakteristieke bewegingen naar ons toe en van ons af die een ster vertoont als er een planeet omheen draait.
De sterrenhoop Messier 67 staat op een afstand van ongeveer 2 500 lichtjaar in het sterrenbeeld Kreeft en telt ongeveer vijfhonderd sterren. Veel van deze sterren zijn zwakker dan de sterren die normaal gesproken het doelwit zijn van de jacht op exoplaneten. De detectie van de zwakke signalen van mogelijke planeten vergde dan ook het uiterste van HARPS. Er werden drie planeten ontdekt: twee bij zonachtige sterren en een bij een rode reuzenster die in een later evolutiestadium verkeert. De eerste twee planeten hebben ongeveer een derde van de massa van Jupiter en cirkelen in respectievelijk zeven en vijf dagen om hun moederster. De derde planeet heeft een omlooptijd van 122 dagen en is zwaarder dan Jupiter [4].
De eerste van deze planeten bleek om een opmerkelijke ster te draaien: een van de sterkst gelijkende dubbelgangers van de zon die tot nu toe zijn ontdekt (eso1337) [5]. Het is voor het eerst dat in een sterrenhoop een solaire dubbelganger met een planeet is aangetroffen. Twee van de drie planeten zijn ‘hete Jupiters’ – planeten die qua grootte vergelijkbaar zijn met Jupiter, maar op veel geringere afstand om hun moederster cirkelen en dus veel heter zijn. Alle drie bevinden ze zich dichter bij hun moederster dan de leefbare zone, waar vloeibaar water kan bestaan.
‘Deze nieuwe resultaten laten zien dat planeten in open sterrenhopen ongeveer net zo talrijk zijn als rond solitaire sterren – maar ze zijn niet gemakkelijk te detecteren,’ aldus Luca Pasquini (ESO, Garching, Duitsland), mede-auteur van het nieuwe artikel [6]. ‘De nieuwe resultaten zijn in tegenspraak met eerder onderzoek waarbij het niet lukte om sterrenhoop-planeten op te sporen, maar zijn in overeenstemming met een aantal andere, recentere waarnemingen. We blijven deze sterrenhoop waarnemen om te zien hoe sterren met en zonder planeten van massa en chemische samenstelling verschillen.’
Noten
[1] Er zijn twee soorten sterrenhopen. Open sterrenhopen zijn groepen sterren die in het recente verleden gelijktijdig uit één wolk van gas en stof zijn ontstaan. Ze worden veelal aangetroffen in de spiraalarmen van sterrenstelsels als de Melkweg. De andere soort zijn bolvormige sterrenhopen: veel grotere samenballingen van veel oudere sterren die in banen rond het centrum van een sterrenstelsel bewegen. Ondanks zorgvuldige zoekacties zijn tot nu toe geen planeten in bolvormige sterrenhopen ontdekt, en nog geen zes in open sterrenhopen. De afgelopen twee jaar zijn exoplaneten opgespoord in de sterrenhopen NGC 6811 en Messier 44, en nog korter geleden is er ook eentje ontdekt in de heldere en nabije sterrenhoop van de Hyaden.
[2] Bij dit onderzoek is ook gebruik gemaakt van waarnemingen van het SOPHIE-instrument van het Observatoire de Haute-Provence in Frankrijk, de Zwitserse 1,2-meter Leonhard Euler-telescoop van de ESO-sterrenwacht op La Silla in Chili en de Hobby Eberly Telescope in Texas, VS.
[3] De meeste open sterrenhopen vallen na enkele tientallen miljoenen jaren uiteen. Maar sterrenhopen met een hoge sterrendichtheid blijven veel langer bij elkaar. Messier 67 is een voorbeeld van zo’n langlevende oude sterrenhoop en is tevens een van de oudste en best onderzochte sterrenhopen in de nabijheid van de aarde.
[4] De massa van een planeet die met behulp van de radiale-snelheidsmethode is geschat is slechts een ondergrens: als de planeetbaan een grote hoek maakt met de gezichtslijn naar de aarde, moet hij een grotere massa hebben om de waargenomen bewegingen van zijn ster te kunnen veroorzaken.
[5] Solaire dubbelgangers zijn sterren die een sterke gelijkenis vertonen met onze zon. Ze hebben vrijwel dezelfde massa, temperatuur en chemische samenstelling. Zulke sterren zijn heel zeldzaam. Veel talrijker zijn de ‘gewone’ zonachtige sterren, waarbij de overeenkomsten minder sterk zijn.
[6] De detectie van drie planeten op een steekproef van 88 sterren van Messie 67 ligt dicht bij de gemiddelde frequentie van planeten rond sterren die niet tot sterrenhopen behoren.
Meer informatie
De resultaten van dit onderzoek zijn te vinden in het artikel ‘Three planetary companions around M67 stars’ van A. Brucalassi et al., dat in het tijdschrift Astronomy & Astrophysics verschijnt.
Het onderzoeksteam bestaat uit A. Brucalassi (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Duitsland [MPE]; Sternwarte München, Duitsland), L. Pasquini (ESO, Garching, Duitsland), R. Saglia (MPE; Sternwarte München), M.T. Ruiz (Universidad de Chile, Santiago, Chili), P. Bonifacio (GEPI, Observatoire de Paris, CNRS, Univ. Paris Diderot, Frankrijk), L.R. Bedin (INAF – Osservatorio Astronomico di Padova, Padua, Italië), K. Biazzo (INAF – Osservatorio Astronomico di Catania, Catania, Italië), C. Melo (ESO, Santiago, Chili), C. Lovis (Observatoire de Genève, Zwitserland) end S. Randich (INAF – Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Florence, Italië).
ESO is de belangrijkste intergouvernementele astronomische organisatie in Europa en de meest productieve sterrenwacht ter wereld. Zij wordt ondersteund door vijftien landen: België, Brazilië, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Italië, Nederland, Oostenrijk, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland. ESO voert een ambitieus programma uit, gericht op het ontwerpen, bouwen en beheren van grote sterrenwachten die astronomen in staat stellen om belangrijke wetenschappelijke ontdekkingen te doen. Ook speelt ESO een leidende rol bij het bevorderen en organiseren van samenwerking op astronomisch gebied. ESO beheert drie waarnemingslocaties van wereldklasse in Chili: La Silla, Paranal en Chajnantor. Op Paranal staan ESO’s Very Large Telescope (VLT), de meest geavanceerde optische sterrenwacht ter wereld, en twee surveytelescopen: VISTA werkt in het infrarood en is de grootste surveytelescoop ter wereld en de VLT Survey Telescope is de grootste telescoop die uitsluitend is ontworpen om de hemel in zichtbaar licht in kaart te brengen. ESO is ook de Europese partner van de revolutionaire telescoop ALMA, het grootste astronomische project van dit moment. Daarnaast bereidt ESO momenteel de bouw voor van de 39-meter Europese Extremely Large optical/near-infrared Telescope (E-ELT), die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.
