Het systeem is een prachtig doelwit om het ontstaan en de evolutie van atmosferen te bestuderen.

Onderzoekers hebben met behulp van planetenjager TESS drie nieuwe, veelbelovende planeten ontdekt. De planeten cirkelen rond de ster TOI 451 (ook wel bekend als CD-38 1467); een veel jongere versie van onze zon. Het is een opwindende vondst. Want deze planeten zouden ons weleens veel meer inzicht kunnen verschaffen in hoe atmosferen ontstaan en evolueren.

Rivier
Het gehele systeem bevindt zich in de zogenoemde Pisces-Eridanus-stroom; een recent ontdekte ‘rivier’ van jonge sterren en vernoemd naar de sterrenbeelden met de grootste concentraties twinkelende zonnen. Deze jonge sterren hebben een leeftijd van minder dan 3 procent van ons zonnestelsel. En dat is interessant. De aanvankelijk bepaalde leeftijd voor de rivier was namelijk veel ouder dan wetenschappers nu vermoeden. De gehele ‘rivier’ strekt zich uit over ongeveer een derde van de hemel; zo is deze ongeveer 1.300 lichtjaar lang en kunnen er 14 sterrenbeelden onder geschaard worden. Hoe zo’n rivier ontstaat? Stellaire rivieren zien het levenslicht wanneer de zwaartekracht van ons Melkwegstelsel sterclusters of dwergstelsels uit elkaar scheurt. De afzonderlijke sterren bewegen langs de oorspronkelijke baan van het cluster en vormen een langwerpige groep die geleidelijk uiteenvalt.

De Pisces-Eridanus-stroom. Afbeelding: NASA’s Goddard Space Flight Center

De jonge ster TOI 451 bevindt zich op ongeveer 400 lichtjaar afstand van de aarde in het sterrenbeeld Eridanus dat schittert aan de zuidelijke hemel. De ster heeft een massa van 0,95 zonsmassa en is ongeveer 12% kleiner dan onze zon. Dit betekent dat de TOI 451 ook iets koeler is en 35 procent minder energie uitstraalt. Daarnaast voltooit de ster elke 5,1 dagen een rondje rond zijn eigen as, wat meer dan vijf keer zo snel is als onze zon.

Planeten
Onderzoekers hebben nu in een nieuwe studie ontdekt dat deze ster vergezeld wordt door drie planeten. Het gaat om drie verzengend hete werelden die iets groter zijn dan de aarde. De binnenste planeet is TOI 451 b, die elke 1,9 dagen een rondje rond zijn moederster voltooit. TOI 451 b is ongeveer 1,9 keer zo groot als de aarde en heeft een geschatte massa variërend van twee tot twaalf keer de aarde. De tweede planeet, TOI 451 c, draait elke 9,2 dagen rond zijn ster. De planeet is ongeveer drie keer zo groot als de aarde en zijn massa is tussen de drie en zestien keer die van de aarde. De verste en grootste planeet is TOI 451 d. Maar vergis je niet. Want hoewel deze planeet zich het verst van TOI 451 bevindt, staat hij alsnog drie keer dichter bij zijn moederster dan Mercurius bij onze zon. Deze planeet cirkelt elke zestien dagen rond de ster, is vier keer zo groot als de aarde en weegt tussen de vier en negentien aardmassa’s.

Artistieke impressie van het TOI 451-systeem. Afbeelding: NASA’s Goddard Space Flight Center Download high-resolution images from NASA’s Scientific Visualization Studio

Alle planeten bevinden zich dus op een geringe afstand van hun zon. En dat betekent dat het er loeiend heet wordt. Op de binnenste planeet kan het wel een verzengende 1200 graden Celsius worden, terwijl de temperatuur op de buitenste planeet kan oplopen tot 450 graden Celsius. Het betekent dat het hele onherbergzame planeten zijn waar leven zoals wij dat kennen onmogelijk is.

Atmosferen
Toch betekent dit niet dat de planeten oninteressant zijn. Want onderzoekers staan te popelen om de planeten aan een nadere inspectie te onderwerpen. “Het systeem is pas 120 miljoen jaar oud en staat op slechts 400 lichtjaar afstand,” onderstreept onderzoeksleider Elisabeth Newton. “Hierdoor kunnen we dit systeem heel gedetailleerd observeren. Bovendien zijn de ontdekte planeten allemaal tussen de twee en vier keer zo groot als de aarde, waardoor het veelbelovende doelwitten zijn om bestaande theorieën over hoe atmosferen zich vormen en evolueren, te testen.”

Eigenschappen
Astromen vermoeden dat planeten met deze grootte in staat zijn om een deel van hun atmosfeer te behouden, ondanks de intense hitte van hun nabije ster. Verschillende theorieën over hoe atmosferen in de loop van de tijd evolueren, suggereren bovendien een breed scala aan eigenschappen. Door het sterlicht dat door de atmosfeer van deze planeten heen sijpelt te observeren, hopen de onderzoekers deze ontwikkelingsfase beter te kunnen bestuderen en de samenstelling te achterhalen. “Door het sterlicht te meten dat met verschillende golflengen de atmosfeer van een planeet binnendringt, kunnen we de chemische samenstelling en de aanwezigheid van wolken of hooggelegen nevels bepalen,” legt onderzoeker Elisa Quintana uit. En dat kan weer helpen bij het verfijnen van onze huidige modellen over hoe atmosferen ontstaan en evolueren.

Puin
Op dit moment zijn de onderzoekers al op enkele interessante eigenschappen gestuit. Waarnemingen met de infraroodtelescoop WISE onthullen bijvoorbeeld dat het systeem tussen golflengten van 12 en 24 micrometer ongewoon helder is. Dit suggereert de aanwezigheid van een heuse puinschijf, waar rotsachtige hemellichamen botsen en zichzelf tot stof vermalen. Hoewel de onderzoekers de precieze omvang van die schijf niet kunnen bepalen, zien ze het als een diffuse ring van gesteente en stof die ongeveer net zo ver van de ster verwijderd is als Jupiter van onze zon.

Ten slotte ontdekten de onderzoekers dat TOI 451 waarschijnlijk ook nog twee stellaire metgezellen heeft die elkaar ver buiten de planeten omcirkelen. Al met al interessante ontdekkingen dankzij planetenjager TESS, die al vele exotische werelden aan het licht heeft gebracht. Onderzoek gaat door. Want de onderzoekers zouden graag ruimtetelescoop Hubble en de aanstaande James Webb-telescoop willen gebruiken om meer over de planeten rondom TOI 451 te leren. Daarnaast gaat ook TESS onverstoord door met het in kaart brengen van het heelal. “Verdere waarnemingen met TESS zullen ons in staat blijven stellen de grenzen van wat we weten over exoplaneten en hun systemen de komende jaren te verleggen,” besluit onderzoeker Jessie Christiansen.