Een nieuw geverifieerde planeet gevonden in gegevens van de Kepler-missie levert de taak van de ruimtetelescoop op om planeten ter grootte van de aarde rond andere sterren te vinden. Kepler-78b suist elke 8,5 uur rond zijn gastster op een afstand van ongeveer 1,5 miljoen kilometer, waardoor het een laaiend inferno is en niet geschikt voor het leven zoals we het kennen.
"We hebben gehoord over de zonnewende komeet ISON die volgende maand heel dicht bij de zon zal komen", zegt Andrew Howard van de Universiteit van Hawaï van het Manoa Institute for Astronomy. "Komeet ISON zal de zon benaderen op ongeveer dezelfde afstand als Kepler-78b om zijn ster draait, dus deze planeet brengt zijn hele leven door als een zonnegraveerder."
Howard is de hoofdauteur van een van de twee artikelen in Nature die de ontdekking van de nieuwe planeet beschrijven. Hij sprak tijdens een webcast over de bevinding.
"Dit is een planeet die bestaat, maar niet mag bestaan", voegde astronoom David Latham van het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) toe, en besprak ook de ontdekking tijdens de webcast.
Kepler-78b is 1,2 keer zo groot als de aarde met een diameter van 14.800 km (9.200 mijl) en 1,7 keer zo groot. Als gevolg hiervan zeggen astronomen dat het een dichtheid heeft die vergelijkbaar is met die van de aarde, wat een aardachtige samenstelling van ijzer en gesteente suggereert. Een handvol planeten ter grootte of massa van de aarde is ontdekt, maar Kepler-78b is de eerste die zowel een gemeten massa als een grootte heeft. Nu beide hoeveelheden bekend zijn, kunnen wetenschappers een dichtheid berekenen en bepalen waaruit de planeet is gemaakt.
De ster is iets kleiner en minder zwaar dan de zon en bevindt zich op ongeveer 400 lichtjaar van de aarde in het sterrenbeeld Cygnus.
De nabije baan van Kepler-78b vormt echter een uitdaging voor theoretici. Volgens de huidige theorieën over de vorming van planeten had het zich niet zo dicht bij zijn ster kunnen vormen, en kon het daar ook niet heen zijn gegaan. Toen dit planetaire systeem zich vormde, was de jonge ster groter dan hij nu is. Als gevolg hiervan zou de huidige baan van Kepler-78b in de gezwollen ster zijn geweest.
"Het had niet kunnen worden gevormd omdat je geen planeet in een ster kunt vormen", zei teamlid Dimitar Sasselov, ook van CfA. "Het had zich niet verder kunnen vormen en naar binnen zijn gemigreerd, omdat het helemaal naar de ster zou zijn gemigreerd. Deze planeet is een raadsel. '
Een idee, suggereerde Howard, is dat de planeet de overblijvende kern is van een voormalige gasreuzenplaneet, maar dat blijkt ook een probleem te zijn. "We weten gewoon niet wat de oorsprong van deze planeet is," zei Howard.
De twee teams van planeetjagers zijn echter van mening dat het bestaan ervan een goed voorteken is voor toekomstige ontdekkingen van bewoonbare planeten.
De twee onafhankelijke onderzoeksteams gebruikten telescopen op de grond voor vervolgwaarnemingen om Kepler-78b te bevestigen en te karakteriseren. Het team onder leiding van Howard gebruikte het W. M. Keck-observatorium bovenop Mauna Kea op Hawaï. Het andere team onder leiding van Francesco Pepe van de universiteit van Genève, Zwitserland, deed hun grondwerk op het Roque de los Muchachos-observatorium op La Palma op de Canarische Eilanden.
Om de massa van de planeet te bepalen, gebruikten de teams de radiale snelheidsmethode om te meten in hoeverre de zwaartekrachtsleep van een omringende planeet ervoor zorgt dat de ster gaat wiebelen. Kepler, aan de andere kant, bepaalt de grootte of straal van een planeet door de hoeveelheid geblokkeerd sterrenlicht wanneer deze voor zijn gastheerster langs komt.
"Het bepalen van de massa van een planeet op aarde is technisch gezien ontmoedigend", zei Howard tijdens de webcast en legde uit hoe ze de HIRES (High Resolution Echelle Spectrometer) op Keck gebruikten. “We hebben HIRES tot het uiterste gedreven. De waarnemingen waren moeilijk omdat de ster jong is met veel meer stervlekken (net als zonnevlekken op onze zon) dan onze zon, en we moeten ze uit onze gegevens verwijderen. Maar aangezien deze planeet om de acht en een half uur draait, konden we in één nacht een hele baan bekijken. We hebben duidelijk het signaal van de planeet gezien en we hebben het acht verschillende nachten bekeken. "
David Aguilar van CfA zei dat beide teams wisten dat het andere team deze ster bestudeerde, maar dat ze hun werk pas vergeleken als beide teams klaar waren om hun papers in te dienen, zodat ze elkaar niet zouden beïnvloeden. "Het was heel bemoedigend dat beide teams hetzelfde resultaat behaalden", zei Aguilar.
Howard vond het ook geweldig om met twee afzonderlijke teams aan hetzelfde doel te werken. "We hoefden niet te wachten op verdere bevestiging van de planeet, omdat de twee teams elkaar bevestigden", zei hij. 'In de wetenschap is dit zo goed als maar kan.'
Francesco Pepe van het tweede team zei dat ze baat hadden bij het gebruik van een tweeling van de originele HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher) die bijna 200 exoplaneten heeft gevonden. "HARPS North op La Palma heeft dezelfde precisie en efficiëntie als zijn tweelingbroer", legde Pepe uit tijdens de webcast, "en we besloten tijd te garanderen om kleine exoplanet-kandidaten van Kepler op te volgen. We hebben onze observatiestrategie geoptimaliseerd en we verwachten de komende jaren nog veel meer bevestigingen van deze techniek. ”
Wat Kepler-78b betreft, dit is een gedoemde wereld. Zwaartekrachtgetijden zullen Kepler-78b nog dichter bij zijn ster brengen. Uiteindelijk zal het zo dichtbij komen dat de zwaartekracht van de ster de wereld uit elkaar zal scheuren. Theoretici voorspellen dat de planeet binnen drie miljard jaar zal verdwijnen. Interessant is dat astronomen zeggen dat ons zonnestelsel een planeet als Kepler-78b zou kunnen hebben. Als dat zo was, zou de planeet lang geleden zijn vernietigd, waardoor er vandaag geen tekenen meer zijn voor astronomen.
"We hebben in dit systeem geen extra planeten gedetecteerd", zei Howard, "maar we hopen dit systeem in de toekomst meer te observeren."
Paper van Howard et al .: A Rocky Composition for a Earth-sized Exoplanet
Paper van Pepe et al .: Een planeet op aarde met een aardachtige dichtheid
Extra info: CfA, NASA, MIT, Keck, Nature.
