Het object geeft astronomen een voorproefje van de exoplaneten die zij met toekomstige instrumenten in beeld zullen proberen te brengen. Solitaire planeten zijn hemellichamen met de massa van een planeet die zonder moederster door de ruimte zwerven. Er zijn al verschillende potentiële voorbeelden van zulke objecten ontdekt [1], maar omdat hun leeftijden niet bekend zijn, weten astronomen niet zeker of het daarbij om planeten gaat of om bruine dwergen – ‘mislukte’ sterren, die niet genoeg massa hebben om de reacties op te wekken die hen laat stralen. Maar nu hebben astronomen een object ontdekt, CFBDSIR2149 [2] geheten, dat bij een nabije stroom van jonge sterren lijkt te horen die bekendstaat als de bewegende sterrenhoop AB Doradus. De onderzoekers ontdekten het object bij waarnemingen met de Canada-France-Hawaii Telescope, en hebben de kracht van ESO's Very Large Telescope gebruikt om zijn eigenschappen te bestuderen [3].
De bewegende sterrenhoop AB Doradus is de meest nabije in zijn soort. Zijn sterren bewegen gezamenlijk door de ruimte en zijn vermoedelijk gelijktijdig ontstaan. Als het nu ontdekte object inderdaad bij deze groep hoort – en dus jong is – kan daaruit veel worden afgeleid over zijn temperatuur, zijn massa en de samenstelling van zijn atmosfeer [4]. Wel bestaat er een kleine kans dat zijn connectie met de bewegende sterrenhoop op toeval berust.
De connectie met de bewegende sterrenhoop is de cruciale aanwijzing die astronomen in staat stelt om de leeftijd van het pas ontdekte object te bepalen [5]. Het is voor het eerst dat een object van planetaire massa in een sterrenhoop van dit type is ontdekt, en dat maakt hem tot de meest interessante solitaire planeetkandidaat tot nu toe.
"Het onderzoek van planeten bij andere sterren is vergelijkbaar met het bestuderen van een vuurvliegje dat een centimeter naast een verre, felle koplamp van een auto zit", zegt Philippe Delorme (Institut de planétologie et d’astrophysique de Grenoble, CNRS/Université Joseph Fourier, Frankrijk), hoofdauteur van het nieuwe onderzoek. "Dit nabije solitaire object biedt de mogelijkheid om het vuurvliegje nauwkeurig te onderzoeken, zonder dat het oogverblindende licht van de auto alles verpest."
Solitaire objecten als CFBDSIR2149 kunnen zijn ontstaan als normale planeten, die later uit hun planetenstelsel zijn geschopt, maar ook als kleine sterren of bruine dwergen. Maar of het nu planeten zonder moederster zijn of de kleinst mogelijke sterren, het zijn hoe dan ook intrigerende objecten.
"Deze objecten zijn belangrijk, want ze kunnen ons ofwel helpen begrijpen hoe planeten uit hun planetenstelsels kunnen worden verstoten, of hoe zeer lichte objecten uit het stervormingsproces kunnen voortkomen", zegt Philippe Delorme. "Als dit kleine object een planeet is die door zijn oorspronkelijke stelsel is verstoten, roept dat het frappante beeld op van verweesde werelden die door de lege ruimte zwerven."
Zulke werelden zouden talrijk kunnen zijn – misschien zelfs zo talrijk als normale sterren [6]. Als CFBDSIR2149 echter niet met de bewegende sterrenhoop AB Doradus is geassocieerd, is het veel moeilijker om zijn eigenschappen vast te stellen. Het zou dan ook om een kleine bruine dwerg kunnen gaan. Beide scenario’s zijn van belang voor de vraag naar het ontstaan en het gedrag van planeten en sterren.
"Verder onderzoek moet uitwijzen of CFBDSIR2149 ook echt een solitaire planeet is", besluit Philippe Delorme. "Dit object kan worden gebruikt als benchmark voor het begrijpen van de eigenschappen van vergelijkbare exoplaneten die straks met geavanceerde beeldsystemen ontdekt zullen worden, bijvoorbeeld met het SPHERE-instrument dat op de VLT zal worden geïnstalleerd."
Noten
[1] Eerder zijn al talrijke kandidaten voor dit soort planeten ontdekt (zie de betreffende persberichten en artikelen van bijvoorbeeld Science, Nature en de Royal Astronomical Society). Deze objecten verschenen in de jaren negentig op het toneel, toen astronomen tot het inzicht kwamen dat het moeilijk is om onderscheid te maken tussen een lichte bruine dwerg en een zware planeet. Uit recent onderzoek volgt dat ons Melkwegstelsel mogelijk wemelt van deze kleine hemellichamen, die tweemaal zo talrijk kunnen zijn als hoofdreekssterren.
[2] Het object werd ontdekt bij een infrarood-uitbreiding van de Canada-France Brown Dwarfs Survey (CFBDS), een project waarbij op koele bruine dwergsterren wordt gejaagd. Het staat officieel bekend als CFBDSIR J214947.2-040308.9.
[3] Het team nam CFBDSIR2149 waar met de WIRCam-camera van de Canada-France-Hawaii Telescope op Hawaï en de SOFI-camera van ESO’s New Technology Telescope in Chili. De opnamen werden op verschillende momenten gemaakt, om de eigenbeweging van het object langs de hemel te kunnen meten en te vergelijken met die van leden van de bewegende sterrenhoop AB Doradus. Het nauwkeurige onderzoek van de atmosfeer van het object is gedaan met de X-shooter-spectrograaf van de Very Large Telescope van de ESO-sterrenwacht op Paranal (eveneens Chili).
[4] Als het object werkelijk deel uitmaakt van de bewegende sterrenhoop AB Doradus, gaat het om een planeet die vier tot zeven keer zo zwaar als Jupiter, met een effectieve temperatuur van ongeveer 430 graden Celsius. De planeet zou even oud zijn als de rest van sterrenhoop: 50 tot 120 miljoen jaar.
[5] De statistische analyse van de eigenbeweging van het object – de afstand die het jaarlijks langs de hemel aflegt – laat zien dat het voor 87% zeker is dat het deel uitmaakt van de bewegende sterrenhoop AB Doradus. En het staat voor meer dan 95% vast dat het object jong genoeg is om van planetaire massa te zijn. De kans is dus heel groot dat het geen kleine ‘mislukte’ ster is, maar een solitaire planeet. Ook in andere jonge sterrenhopen zijn potentiële solitaire planeten ontdekt, maar die zijn veel verder weg en kunnen niet nauwkeurig onderzocht worden.
[6] Solitaire planeten kunnen hun bestaan ook verraden door voor een verder weg staande ster langs te trekken. Het licht van de achtergrondster wordt dan afgebogen en vervormd door de zwaartekracht van de planeet, waardoor de ster plotseling tijdelijk meer licht lijkt uit te stralen – een verschijnsel dat het gravitationele microlenseffect wordt genoemd. Bij microlens-surveys van de Melkweg, zoals OGLE, zijn op die manier verschillende solitaire planeetkandidaten ontdekt (zie bijvoorbeeld de resultaten van dit microlens-experiment, die in 2011 in Nature zijn gepubliceerd).
Meer informatie
De resultaten van dit onderzoek staan in het artikel ‘CFBDSIR2149-0403: a 4-7 Jupiter-mass free-floating planet in the young moving group AB Doradus?’, dat op 14 november 2012 in Astronomy & Astrophysics verschijnt.
Het onderzoeksteam bestaat uit P. Delorme (Institut de planétologie et d’astrophysique de Grenoble, CNRS/Université Joseph Fourier, Frankrijk [IPAG]), J. Gagné (Université de Montréal, Canada), L. Malo (Université de Montréala), C. Reylé (Université de Franche Comté, Frankrijk), E. Artigau (Université de Montréal), L. Albert (Université de Montréal), T. Forveille (IPAG]), X. Delfosse (IPAG), F. Allard (Université Claude Bernard Lyon 1, Frankrijk), D. Homeier (Université Claude Bernard Lyon 1).
Het jaar 2012 staat in het teken van de vijftigste verjaardag van de oprichting van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO). 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.
De Canada-France-Hawaii Telescope (CFHT) wordt beheerd door de National Research Council van Canada, het Institut National des Sciences de l'Univers van het Centre National de la Recherche Scientifique (Frankrijk) en de Universiteit van Hawaï.
