Het is voor het eerst dat er twee gasreuzen rechtstreeks in beeld worden gebracht rond een dubbelganger van onze zon.

Onderzoekers hebben met behulp van ESO’s Very Large Telescope (VLT) de eerste, directe opnamen gemaakt van een heus planetenstelsel rond een ster zoals onze zon. Een bijzondere ontdekking. Want tot nu toe hadden astronomen bij een tweelingzusje van onze zon nooit meer dan één planeet rechtstreeks waargenomen. Het is dan ook voor het eerst dat onderzoekers directe opnamen maken van een zonachtige ster die in het gezelschap is van twee reuzenplaneten.

Jonge ster
De twee nieuw ontdekte planeten cirkelen rond de ster TYC 8998-760-1. Deze ster is ongeveer 300 lichtjaar van ons verwijderd en is te vinden in de richting van het zuidelijke sterrenbeeld Musca (Vlieg). TYC 8998-760-1 is slechts zeventien miljoen jaar oud, wat betekent dat hij in kosmische termen nog maar een ukkepuk is. Onderzoeker Alexander Bohn, promovendus aan de Universiteit Leiden, omschrijft de ster als ‘een heel jonge versie van onze eigen zon.’ “Deze ontdekking is een momentopname van een omgeving die veel overeenkomsten vertoont met ons zonnestelsel, maar dan in een veel vroeger ontwikkelingsstadium,” zegt hij.


Deze opname, vastgelegd met het SPHERE-instrument van ESO’s Very Large Telescope, toont de ster TYC 8998-760-1 (linksboven) en de twee reuzenplaneten die haar begeleiden. Het is voor het eerst dat astronomen meer dan één planeet rechtstreeks hebben waargenomen bij een ster die vergelijkbaar is met onze zon. Afbeelding: ESO/Bohn et al.

En rond deze jonge ster cirkelen dus – zoals je op de foto hierboven kunt zien – twee exoplaneten. “Het is ons team nu voor het eerst gelukt om twee begeleidende gasreuzen in beeld te brengen die om een jonge dubbelganger van onze zon draaien,” benadrukt Maddalena Reggiani. De twee planeten zijn op de nieuwe opname te zien als twee heldere lichtpunten die zich op geruime afstand van hun moederster bevinden. Door verschillende opnamen op verschillende tijdstippen te maken, kon het team deze planeten onderscheiden van de achtergrondsterren.

Werkwijze
De ontdekking van de twee reuzenplaneten rond TYC 8998-760-1 was mogelijk dankzij het SPHERE-instrument waar de in de Chileense Atacama-woestijn VLT mee is uitgerust. SPHERE schermt het licht van de ster af met behulp van een zogeheten coronagraaf. Deze filtert sterlicht weg waardoor zwakkere planeten beter zichtbaar worden. Waar oudere planeten, zoals die in ons zonnestelsel, te koel zijn om met behulp van deze techniek te worden opgespoord, zijn jonge planeten nog dermate warm dat ze helder oplichten in het infrarood. Door het afgelopen jaar meerdere foto’s te maken en oudere gegevens uit 2017 erbij te betrekken, heeft het onderzoeksteam kunnen bevestigen dat de twee planeten daadwerkelijk deel uitmaken van het stersysteem.

De twee gasreuzen draaien op afstanden van 160 en ongeveer 320 maal de afstand tussen de zon en onze aarde om hun moederster. Daarmee zijn ze veel verder van hun ster verwijderd dan Jupiter of Saturnus – de twee gasreuzen uit ons zonnestelsel – van de zon. Deze planeten bevinden zich op afstanden van respectievelijk slechts vijf en tien maal de afstand zon-aarde. Het team heeft ook ontdekt dat de beide exoplaneten veel zwaarder zijn dan die in ons eigen zonnestelsel. De binnenste heeft veertien keer zoveel massa als Jupiter, de buitenste zes keer zoveel.

Zeldzaam
De vondst van de twee planeten is zoals gezegd erg bijzonder. “Hoewel astronomen indirect al duizenden planeten in ons Melkwegstelsel hebben gedetecteerd, is slechts een kleine fractie van deze exoplaneten rechtstreeks in beeld gebracht,” legt onderzoeker Matthew Kenworthy uit. Rechtstreekse opnamen van twee of meer exoplaneten bij dezelfde ster zijn zelfs nog zeldzamer: tot nu toe was dat slechts tweemaal gelukt, in beide gevallen bij sterren die duidelijk verschillen van onze zon. De nieuwe beelden van de VLT omvatten dan ook de eerste, directe opnamen van een zonachtige ster die meer dan één planeet herbergt.


Directe waarnemingen
Het maken van directe waarnemingen is heel belangrijk. “Dit is van belang bij de zoektocht naar omgevingen waar leven mogelijk is,” zegt Kenworthy. Bovendien kunnen de nieuwe waarnemingen astronomen helpen begrijpen hoe de planeten rond onze eigen zon zijn gevormd en geëvolueerd. Vervolgwaarnemingen liggen alweer in het verschiet. De onderzoekers zijn namelijk van plan om het stelsel met de toekomstige Extremely Large Telescope (ELT) te observeren. Dit zal astronomen in staat stellen om te onderzoeken of de nieuw ontdekte planeten op de huidige afstand van hun ste zijn ontstaan of van elders zijn gemigreerd. Met de ELT zullen ook de interacties tussen de beide jonge planeten onderzocht kunnen worden. “De mogelijkheid dat toekomstige instrumenten – zoals die op de ELT – in staat zullen zijn om minder zware planeten bij deze ster op te sporen, brengt een belangrijke mijlpaal dichterbij in het onderzoek van meervoudige planetenstelsels,” concludeert Bohn. “En dit heeft mogelijk implicaties voor de geschiedenis van ons eigen zonnestelsel.”

De vondst van de twee gasreuzen met behulp van de VLT is alweer de tweede grote ontdekking in slechts een paar weken tijd. Recent leverde de telescoop namelijk nog verbluffende beelden af waarop de geboorte van een planeet te zien is. En deze opnames leverden belangrijke aanwijzingen op die wetenschappers meer inzicht verschaffen in hoe planeten het levenslicht zien.