Een voorstelling van een kunstenaar van 51 Pegasi b, de eerste exoplaneet die in een baan rond een zonachtige ster werd gevonden.
(Afbeelding: © NASA / JPL-Caltech)
Paul M. Sutter is astrofysicus bij De Ohio State University, gastheer van Vraag een Spaceman en Space Radio, en auteur van "Jouw plaats in het universum.'Sutter heeft dit artikel bijgedragen Space.com's Expert Voices: Op-Ed & Insights.
De meest recente Nobelprijs voor natuurkunde was verdeeld tussen Jim Peebles, een buitengewoon kosmoloog, en een paar Zwitserse astronomen, Michel Mayor en Didier Queloz.
Burgemeester en Queloz vonden de eerste exoplaneet in een baan om een zonachtige ster, wat om twee redenen een historische ontdekking was: het toonde overtuigend aan dat de zon niet de enige ster is die een familie van planeten herbergt (iets wat we lang hadden bedacht maar nooit hebben gedemonstreerd), en ook dat het universum echt is , echt raar.
Het begin pulseren
De zorgvuldige lezer zal in de paragraaf hierboven opmerken dat ik heel duidelijk was in mijn formulering: burgemeester en Queloz ontdekten de eerste exoplaneet die in een baan om een zonachtig ster, niet de eerst exoplaneet zelf. Dat krediet gaat naar Aleksander Wolazczan en Dale Frail in 1992. En in feite kregen ze een twee-op-één deal, waarbij ze twee planeten vonden die rond dezelfde ster cirkelden.
Maar die ster leek totaal niet op onze zon. Het was een pulsar, een snel roterende, dichte overgebleven kern van een eens zo grote ster. Die pulsar zou regelmatig een straal straling over de aarde spatten, zoals het knipperen van een verre vuurtoren - vandaar de naam pulsar. Terwijl de exoplaneten om die dode kern cirkelden, trokken ze zachtjes aan de pulsar, waardoor hij wiebelde, wat zou leiden tot subtiele veranderingen in de frequenties van pulsar-spatten hier op aarde.
Hoewel dit een belangrijke vondst was voor astronomie, was het niet precies wat we zochten. We wilden weten - en willen nog steeds weten - of er een andere aarde is. En hoewel het concept van planeten die een supernova-ontploffing overleven en nog steeds in een baan om de overgebleven kern draaien, een sappig probleem is om over te puzzelen, helpt het ons niet direct bij onze jacht. Bovendien vertrouwde de techniek die op de pulsar werd gebruikt op de regelmatige frequenties van de pulsen, een truc die we niet konden gebruiken op gewone sterren.
Het mainstream maken
In plaats daarvan moesten we sterren zelf zien wiebelen en pas een paar jaar later hadden astronomen de technologie geperfectioneerd om die meting te verrichten.
De technologie was gebaseerd op een spectrometer, een apparaat om licht van een verre bron op te splitsen in zijn veelheid aan componenten (in wezen een zeer wetenschappelijke regenboog). Met dat spectrum konden astronomen zoals burgemeester en Queloz de handtekeningen van bekende elementen, zoals waterstof en koolstof, vinden op basis van de vingerafdrukken die ze in het spectrum achterlaten. Van daaruit konden ze dag na dag naar de ster staren, op zoek naar veranderingen in het spectrum.
En die veranderingen in het spectrum zouden de beweging van de ster kunnen onthullen door de Doppler-verschuiving. Dezelfde verschuiving die ervoor zorgt dat het gejammer van een ambulance van toonhoogte verandert terwijl deze voorbij komt, komt toevallig ook aan het licht. Wanneer een bron naar u toe beweegt, wordt het licht naar hogere, blauwere frequenties verschoven en wanneer een bron van u af beweegt, gaat het naar lagere, rodere frequenties.
Dit was geen nieuwe techniek; astronomen meten al bijna tweehonderd jaar de dopplerverschuiving van sterren.
Maar in 1995 gingen Mayor en Queloz nog een stap verder en verhoogden de precisie van hun instrument naar nieuwe niveaus, terwijl ze op hun hoede bleven voor zelfs de kleinste veranderingen.
Als een planeet om een ster draait, zal de zwaartekracht van die planeet als een riem aan een koppige hond aan de ster trekken. De ster zal niet veel bewegen - sterren wegen meestal zwaarder dan hun planeten met verschillende ordes van grootte - maar ze zullen nog steeds bewegen, hopelijk op een detecteerbare manier. En in 1995 het paar toekomstige Nobelprijzen winnen het, wat de onmiskenbare heen-en-weer-beweging in het spectrum van de ster Pegasi 51 bevestigt, een beweging die alleen veroorzaakt kon worden door een relatief kleine, ongeziene metgezel - een exoplaneet in een baan om de aarde.
Saai is het beste
Er is niets bijzonders aan 51 Pegasi, en dat maakt de ontdekking van een exoplaneet daar zo opmerkelijk. Het is gewoon een normale, alledaagse gewone ster, die op ongeveer 50 lichtjaar afstand zit, met een massa van ongeveer 10% meer dan de zon en een iets hogere leeftijd, op 6 miljard jaar oud.
Het is een normale ster, die een normaal sterrenleven leidt, met ten minste één planeet eromheen. Net als onze zon.
De ontdekking door burgemeester en Queloz luidde een nieuw tijdperk van exoplaneetjacht in, wat leidde tot honderden en uiteindelijk duizenden bevestigde exoplaneetdetecties. Ze zijn nu zo gewoon dat aankondigingen zelden zelfs maar in het nieuws komen, en het is slechts een kwestie van tijd voordat we een aardachtige tweeling vinden.
Sommigen houden van het hete Jupiter
Maar de planeet die om Pegasi draait 51 lijkt in niets op wat we in ons zonnestelsel zien, en het was zo verrassend dat een van de eerste reacties op zijn ontdekking was om het resultaat helemaal weg te gooien als troep.
Maar het resultaat van burgemeester en Queloz was onbetwistbaar en we moesten de realiteit onder ogen zien die 51 Pegasi ons presenteerde. Zijn planeet, destijds nagesynchroniseerd 51 Pegasi b en nu door de Internationale Astronomische Unie de naam Dimidium gegeven (hoewel sommige astronomen vasthouden aan de informele naam Bellerophon), is het een vrij typische gasreus, ongeveer de helft van de massa van Jupiter, of 150 keer de massa van de aarde.
En het draait op slechts 5 miljoen mijl (8 miljoen kilometer) afstand van zijn moederster.
Voor de context is dat meer dan zeven keer dichter dan Mercurius bij onze zon.
Hoe kwam een enorme gasreus, die zich alleen kan vormen in de buitenwijken van een zonnestelsel waar genoeg grondstof is om een planeet zo groot te maken, zo ongemakkelijk dicht bij zijn ouder terecht te komen? We weten het nog steeds niet precies zeker, maar we hebben wel een coole naam voor ze bedacht: hete Jupiters.
Met één speciale waarneming hebben burgemeester en Queloz twee trucs uitgehaald. Ze lanceerden een nieuw tijdperk van astronomieonderzoek in exoplaneten en ze hebben tientallen jaren inzicht gegeven in hoe planeten ontstaan. Geen wonder dat ze een Nobelprijs hebben gewonnen.
- De vreemdste buitenaardse planeten in afbeeldingen
- Extreem heet en ongelooflijk dichtbij: hoe heet Jupiters de theorie trotseren
- 10 exoplaneten die buitenaards leven zouden kunnen hosten
Je kunt luisteren naar de Ask A Spaceman-podcast opiTunesen op internet op http://www.askaspaceman.com. Stel je eigen vraag op Twitter met #AskASpaceman of door Paul te volgen @PaulMattSutter en facebook.com/PaulMattSutter. Volg ons op Twitter @Spacedotcom of Facebook.
