In de afgelopen 21 jaar heeft de Hubble-ruimtetelescoop bootladingen aan gegevens verzameld, waarbij het Hubble-archiefcentrum ongeveer 18 dvd's heeft gevuld voor elke week van het leven van de telescoop. Nu, met verbeterde dataminingtechnieken, heeft een intense heranalyse van HST-beelden uit 1998 enkele verborgen schatten onthuld: voorheen onopgemerkte extrasolaire planeten.
Wetenschappers zeggen dat deze ontdekking helpt om een nieuwe methode voor planeetjacht te bewijzen door gebruik te maken van gearchiveerde Hubble-gegevens. Door de extra exoplaneten in de Hubble-gegevens te ontdekken, kunnen ze ook eerdere gegevens over de baanbeweging vergelijken met recentere waarnemingen.
Hoe hebben astronomen de voorheen ongeziene exoplaneten gedetecteerd en kunnen de gebruikte methoden worden toegepast op andere HST-datasets?
Dit is niet de eerste keer dat verborgen exoplaneten worden onthuld in HST-gegevens - In 2009 herstelde David Lafreniere van de Universiteit van Montreal verborgen exoplanetengegevens in Hubble-afbeeldingen van HR 8799. De HST-afbeeldingen die Lafreniere bestudeerde, werden in 1998 gemaakt met de Near Infrared Camera en Multi-Object Spectrometer (NICMOS). De buitenste planeet die in een baan om HR 8799 draait, werd geïdentificeerd en demonstreerde de kracht van een nieuwe gegevensverwerkingstechniek die zwakke planeten zou kunnen verwijderen van de gloed van hun centrale ster.
Het is nu bekend dat vier gigantische planeten in een baan om HR 8799 draaien, waarvan de eerste drie in 2007/2008 werden ontdekt in nabij-infraroodbeelden gemaakt met instrumenten van de W.M. Keck Observatory en de Gemini North-telescoop door Christian Marois van de National Research Council in Canada. In 2010 ontdekten Marois en zijn team een vierde, meest innerlijke planeet. Wat het HR 8799-systeem zo uniek maakt, is dat het het enige multi-exoplaneet-sterrenstelsel is dat direct is afgebeeld.
De nieuwe analyse door Remi Soummer van het Space Telescope Science Institute heeft alle drie de buitenplaneten gevonden. Helaas ligt de vierde, binnenste planeet dicht bij HR 8799 en kan niet worden afgebeeld vanwege verduistering door de NICMOS-coronagraaf die het licht van de centrale ster blokkeert.
Wanneer astronomen exoplaneten bestuderen door ze direct in beeld te brengen, bestuderen ze afbeeldingen die enkele jaren van elkaar verwijderd zijn - niet anders dan methoden die worden gebruikt om Pluto en andere dwergplaneten in ons zonnestelsel zoals Eris te vinden. Het begrijpen van de banen in een systeem met meerdere planeten is van cruciaal belang, aangezien enorme planeten de banen van hun naburige planeten in het systeem kunnen beïnvloeden. "Aan de hand van de Hubble-afbeeldingen kunnen we de vorm van hun banen bepalen, wat inzicht geeft in de systeemstabiliteit, planeetmassa's en excentriciteiten, en ook de helling van het systeem", zegt Soummer.
De studie bemoeilijken de extreem lange banen van de drie buitenste planeten, die respectievelijk ongeveer 100, 200 en 400 jaar zijn. De lange omloopperiodes hebben veel tijd nodig om voldoende beweging te produceren voor astronomen om te bestuderen. In dit geval helpt de toegevoegde tijdspanne van de Hubble-gegevens echter aanzienlijk. 'Het archief heeft ons nu 10 jaar wetenschap opgeleverd', zegt Soummer. 'Zonder deze gegevens hadden we nog tien jaar moeten wachten. Het is 10 jaar gratis wetenschap. "
Gezien de omlooptijd van 400 jaar, in de afgelopen tien jaar, is de buitenste planeet nauwelijks van positie veranderd. "Maar als we naar de volgende binnenplaneet gaan, zien we een beetje een baan, en de derde binnenplaneet zien we eigenlijk veel beweging", voegde Soummer eraan toe.
Toen de oorspronkelijke HST-gegevens werden geanalyseerd, waren de methoden die werden gebruikt om exoplaneten te detecteren, zoals die in een baan rond HR 8799, niet beschikbaar. Technieken om het licht van een gastheerster af te trekken, lieten nog steeds restlicht achter dat de zwakke exoplaneten overstemde. Soummer en zijn team verbeterden de vorige methoden en gebruikten meer dan vierhonderd beelden van meer dan 10 jaar NICMOS-waarnemingen.
De verbeteringen ten opzichte van de vorige techniek waren onder meer het verhogen van het contrast en het minimaliseren van resterend sterlicht. Soummer en zijn team hebben ook met succes de diffractiepieken verwijderd, een fenomeen waar amateur- en professionele telescoopbeeldvormingssystemen last van hebben. Met de verbeterde technieken konden Soummer en zijn team twee van de zwakke binnenplaneten van HR 8799 zien, die ongeveer 1 / 100.000ste van de helderheid van de gastster in infrarood zijn.
Soummer heeft plannen gemaakt om vervolgens 400 extra sterren in het NICMOS-archief te analyseren met dezelfde techniek, die de kracht van het Hubble Space Telescope-gegevensarchief aantoont. Hoeveel exoplaneten er nog ontdekt zijn, is een gok.
Het vinden van deze nieuwe exoplaneten bewijst dat zelfs nadat de HST niet meer functioneert, de gegevens van Hubble zullen voortleven en wetenschappers jarenlang zullen vertrouwen op de onthullingen van Hubble terwijl ze doorgaan met hun zoektocht om de kosmos te begrijpen.
Bron: Hubble Space Telescope Mission Updates
