En niet alleen de exoplaneet – WASP-189b – is extreem; zijn moederster blijkt eveneens behoorlijk bijzonder.

De spiksplinternieuwe planetenjager CHEOPS bevindt zich nu enkele maanden in de ruimte. CHEOPS’s taak is om meer informatie over reeds ontdekte mysterieuze werelden te onthullen. En daarin schiet de planetenjager zeker niet te kort. Want nu heeft CHEOPS tijdens zijn allereerste, échte missie, de geheimen van een wel heel bijzondere exoplaneet weten te ontmaskeren.

Meer over CHEOPS
Hoewel wetenschappers al lang speculeerden over het bestaan van exoplaneten, werd de eerste pas in 1995 ontdekt. Ondertussen staat de teller al op zeker 4000 exoplaneten, voornamelijk te danken aan de knappe prestaties van planetenjager Kepler. We weten nu dat het universum een heel uitgebreid assortiment aan exoplaneten herbergt, uiteenlopend van gasachtige werelden groter dan Jupiter, tot kleinere, rotsachtige planeten. En nu is het aan CHEOPS om meer over deze mysterieuze werelden te weten te komen. De satelliet zal dus niet zelf gaan zoeken naar exoplaneten, maar gaat in plaats daarvan een vervolg geven aan onderzoek naar reeds ontdekte planeten. De detectie van een exoplaneet is namelijk nog maar het begin. Wat Kepler – en andere planetenjagers zoals de recent gelanceerde TESS – ons vertellen, is waar de exoplaneten zich bevinden, hoelang ze erover doen om een rondje rond hun ster te voltooien en hoe groot ze ongeveer zijn. Maar daar blijft het vaak wel bij. Er zijn andere, gespecialiseerde instrumenten nodig om de geheimen van deze exoplaneten te achterhalen. Waar zijn ze uit opgebouwd? Hebben ze een atmosfeer? Zijn ze leefbaar? Het zijn zomaar enkele vragen waar astronomen in de nabije toekomst een antwoord op hopen te vinden. En ESA’s CHEOPS, gelanceerd in december 2019, kan daarbij helpen.

CHEOPS heeft zijn blik geworpen op – zoals nu blijkt – één van de meest extreme exoplaneten ooit. De planetenjager staarde naar de in 2018 ontdekte exoplaneet WASP-189b die rond de hete ster HD 133112 cirkelt. En daaruit rolde enkele hele interessante ontdekkingen. Zo is WASP 189b veel groter dan gedacht met bijna 1,6 keer de straal van Jupiter uit ons eigen zonnestelsel. Bovendien is de planeet een heuse ‘ultra-hete Jupiter’. Hete Jupiters zijn, zoals de naam al doet vermoeden, reusachtige gasplaneten die een beetje op Jupiter lijken. Ze draaien echter veel dichter bij hun gastster en worden zo tot extreme temperaturen verhit. De onderzoekers denken dat WASP-189b circa 20 keer dichter bij zijn ster staat dan de aarde bij de zon. De planeet voltooit een rondje rond zijn moederster in slechts 2,7 dagen.


Extreme hitte
Het betekent dat de temperaturen op de planeet behoorlijk hoog op kunnen lopen. Om te bepalen hoe heet het er kan worden, gebruikten de onderzoekers CHEOPS om WASP-189b te observeren toen deze achter zijn gastster langs passeerde. “Omdat de planeet zo helder is, is er eigenlijk een merkbare dip in het licht dat we uit het systeem zien komen als het even uit het zicht verdwijnt,” legt hoofdauteur Monika Lendl uit. “We hebben dit gebruikt om de helderheid van de planeet te meten en de temperatuur te beperken tot een verschroeiende 3200 graden Celsius.” Dit maakt WASP-189 b een van de heetste en meest extreme planeten die ons bekend zijn. Bovendien is de planeet totaal anders dan de planeten uit ons eigen vertrouwde zonnestelsel. Bij de gemeten hoge temperaturen smelten zelfs metalen zoals ijzer en veranderen ze in gas. En dat maakt WASP-189b – niet geheel verrassend – duidelijk onbewoonbaar.

De ontdekte karakteristieken van het WASP-189b-systeem. Afbeelding: ESA

Maar niet alleen WASP-189b is extreem. Zijn moederster blijkt eveneens behoorlijk bijzonder. HD 133112 is groter en meer dan 2000 graden heter dan onze zon en lijkt bovendien blauw te gloeien. “Er zijn maar een handvol planeten bekend die rond zulke hete sterren cirkelen,” zegt Lendl. “En dit systeem is veruit de helderste. WASP-189b is ook de helderste hete Jupiter die we kunnen waarnemen als deze voor of achter zijn ster staat, wat het hele systeem fascinerend maakt.” Bovendien is de ster niet perfect rond, maar groter en koeler op de evenaar dan aan de polen. “Hierdoor lijken de polen van de ster helderder,” zegt Monika. Daarnaast draait de ster erg snel rond, waardoor hij bij zijn evenaar zelfs naar buiten wordt getrokken. “Daarbij komt nog dat de baan van WASP-189 b een hellingshoek heeft,” vertelt Monika. “Deze beweegt zich niet rond de evenaar, maar passeert dicht langs de polen van de ster.”

Gekantelde baan
De ontdekking van zo’n gekantelde baan draagt bij aan het bestaande mysterie van hoe hete Jupiters zich vormen. Wil een planeet zo’n schuine baan hebben, dan moet deze zich verder naar buiten hebben gevormd en vervolgens naar binnen zijn geduwd. Men denkt dat dit gebeurt wanneer meerdere planeten binnen een systeem ‘strijden’ om hun positie. Ook kan het ontstaan wanneer een externe invloed – bijvoorbeeld een andere ster – het systeem verstoort, waardoor gasreuzen naar hun ster toe worden geduwd. Hierdoor komen ze in zeer korte, sterk gekantelde banen terecht. “Omdat we nu zo’n kanteling met CHEOPS hebben gemeten, denken we dat WASP-189b in het verleden dergelijke interacties heeft ondergaan,” voegt Monika toe.


Boven verwachting
De studie openbaart niet alleen prachtige details over bizarre en verre exoplaneten, het onthult ook de ongekende potentie van CHEOPS. De planetenjager opende zijn ogen afgelopen januari en begon vervolgens in april aan routinematige wetenschappelijke operaties. Eerst tuurde de satelliet naar een serie sterren met bekende eigenschappen om de te bepalen hoe goed CHEOPS presteert. En de planetenjager bleek toen al alle verwachtingen te overtreffen. De afgelopen maanden heeft CHEOPS gewerkt aan het uitbreiden van ons begrip van exoplaneten en de nabijgelegen kosmos. “Dit eerste resultaat van CHEOPS is zeer spannend,” vindt Kate Isaak, Cheops-projectwetenschapper bij ESA. “Het is een vroeg en definitief bewijs dat de missie haar belofte als het gaat om precisie en prestaties waarmaakt.”

In de komende jaren zal Cheops honderden bekende planeten observeren die in een baan om heldere sterren draaien, voortbouwend op wat hier voor WASP-189b is gedaan. We kunnen dus op nog heel wat interessante en bijzondere ontdekkingen rekenen. “CHEOPS zal niet alleen ons begrip van exoplaneten verdiepen,” zegt Kate. ”Maar ook dat van onze eigen planeet, ons zonnestelsel en de bredere kosmische omgeving.”