Als de dataset van de Kepler-missie een indicatie is, zijn het meest voorkomende type exoplaneten in ons sterrenstelsel geen rotsachtige werelden ter grootte van de aarde of hete Jupiters. In feite is het meest voorkomende type exoplaneet helemaal niet dat we in onze eigen buurt zien.
"Misschien wel de meest opmerkelijke ontdekking van Kepler is het aantal planeten tussen de grootte van de aarde en vier keer de grootte van de aarde", zegt Geoff Marcy, hoogleraar astronomie aan de University of California, tijdens de bijeenkomst van de American Astronomical Society deze week in Washington DC “Dit is een groottebereik dat de planeetinventaris van Kepler domineert en het is een groottebereik dat niet vertegenwoordigd is in ons eigen zonnestelsel. We weten niet zeker waar deze planeten van gemaakt zijn en we weten niet hoe ze zich vormen. "
Deze 'mini-Neptunes' zoals Marcy ze noemde, vertegenwoordigen een enorme steekproef in de Kepler-gegevens; ongeveer 75% van de door Kepler gevonden planeten varieert in grootte tussen de aarde en Neptunus, en sinds vier jaar sinds de Kepler-gegevens binnenkomen, proberen wetenschappers deze planeten te begrijpen.
"Er is een enorme hoeveelheid metingen en kwantitatief werk verricht door het NASA Ames Kepler-team", zei Marcy.
Terwijl massa's en dichtheden van planeten uit het werk naar voren kwamen, weten astronomen nog steeds niet zeker hoe ze zich vormen of dat ze gemaakt zijn van steen, water of gas.
Het team richtte zich op ongeveer 42 van deze planeten. Twee planeten die door Marcy in zijn presentatie zijn gemarkeerd, worden als rotsachtig beschouwd en heten Kepler-99b en Kepler-406b. Beide zijn veertig procent groter dan de aarde en hebben een dichtheid die vergelijkbaar is met die van lood. De planeten draaien rond hun gaststerren in respectievelijk minder dan vijf en drie dagen, waardoor deze werelden te heet worden voor het leven zoals we het kennen.
Het team gebruikte Doppler-metingen van de gaststerren van de planeten om de reflexbobbel van de gastster te meten, veroorzaakt door de zwaartekrachtsleepboot op de ster die door de baan om de planeet werd uitgeoefend. De gemeten schommeling onthult de massa van de planeet: hoe hoger de massa van de planeet, hoe groter de zwaartekracht aan de ster en dus hoe groter de schommeling.
Ze meten ook de gemeten transittimingvariaties (TTV) om te bepalen hoeveel naburige planeten aan elkaar kunnen trekken, waardoor de ene planeet versnelt en de andere planeet vertraagt langs zijn baan.
Deze metingen maken het mogelijk de massa en dichtheden van de planeten te berekenen en de mogelijke chemische samenstelling van deze werelden te achterhalen. De meeste metingen suggereren dat de mini-Neptunus een rotsachtige kern heeft, maar sommige hebben mogelijk een gasvormige buitenste laag van waterstof of helium. Sommige zijn misschien gewoon rotsachtig zonder buitenste envelop.
'Wat we denken dat er gebeurt, is dat sommige van deze planeten water hebben bovenop een rotsachtige kern,' zei Marcy. 'Grotere planeten hebben mogelijk dezelfde rotsachtige kern met toegevoegd gas. Zo krijg je planeten die 1 tot 4 aardstralen meten. De planeten met lagere dichtheden impliceren toenemende hoeveelheden gas bovenop een rotsachtige kern. ”
"Kepler's primaire doel is het bepalen van de prevalentie van planeten van verschillende groottes en banen. Van bijzonder belang voor de zoektocht naar leven is de prevalentie van planeten ter grootte van de aarde in de bewoonbare zone ', zegt Natalie Batalha, Kepler-missiewetenschapper bij NASA's Ames Research Center. “Maar de vraag in ons achterhoofd is: zijn alle planeten zo groot als de aarde rotsachtig? Kunnen sommige verkleinde versies zijn van ijzige Neptunes of dampende waterwerelden? Welke fractie zijn herkenbaar als verwanten van onze rotsachtige, aardse wereld? '
Het team zei dat de massametingen van Doppler en TTV deze vragen zullen helpen beantwoorden. De resultaten suggereren dat een groot deel van de planeten kleiner dan 1,5 keer de straal van de aarde kan bestaan uit de silicaten, ijzer, nikkel en magnesium die worden aangetroffen in de terrestrische planeten hier in het zonnestelsel.
Gewapend met dit soort informatie kunnen wetenschappers de fractie van sterren die planeten van aardgrootte herbergen veranderen in de fractie van sterren die bonafide rotsachtige planeten herbergen. En dat is een stap dichter bij het vinden van een bewoonbare omgeving buiten het zonnestelsel.
Marcy voegde later in de discussie toe dat er één type telescoop is die het meest zou helpen: een missie van het type Terrestrial Planet Finder die de temperatuur, grootte en de baanparameters van planeten zo klein als onze aarde zou meten in de bewoonbare zones van verre zonnestelsels . Helaas werd TPF geannuleerd.
Lees hier meer over de studie van mini-Neptunes.
