De planeet – die reeds ongeveer twee tot drie keer zwaarder is dan Jupiter – zit nog verstopt in de protoplanetaire schijf.

Onderzoekers ontdekten de jonge planeet – die nog niet ‘af’ is – in de gas- en stofschijf rond de ster HD 97048. Ze maakten daarbij gebruik van het Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (kortweg ALMA). “Rond jonge sterren cirkelt een gas- en stofschijf,” legt onderzoeker Christophe Pinte uit. Met behulp van ALMA bestudeerden Pinte en collega’s de rotatiesnelheid van het gas in deze protoplanetaire schijf. “En we ontdekten dat het gas niet zo roteerde als we verwachtten. Het is een beetje vergelijkbaar met een waterstroompje waarin je een steen legt. De steen verstoort de stroming van het water en genereert een golf. We detecteerden zo’n golf in de gasstroom rond HD97048. Dat wijst erop dat er een zwaar object, oftewel een planeet, in de schijf te vinden is die de stroming van het gas verstoort.”

Massa
Computersimulaties onthulden vervolgens dat het om een flinke planeet ging. “Om de massa van de planeet te bepalen, maakten we gebruik van computermodellen waarin we een ster en een schijf en een planeet simuleerden,” vertelt Pinte aan Scientias.nl. “We speelden met de massa van de gesimuleerde planeet tot we een situatie verkregen die overeenkomt met wat ALMA zag. De planeet blijkt een massa te hebben die ongeveer twee keer groter is dan de massa van Jupiter.”


Verstoringen in het gas rond de ster onthulden dat de protoplanetaire schijf van HD97048 een planeet herbergt. Afbeelding: Christophe Pinte.

Groei
De planeet in kwestie is nog in aanbouw. Astronomen spreken dan ook wel van een ‘protoplaneet’. “De planeet bevindt zich nog steeds in de schijf en gaat daar ook de interactie mee aan. Ons model suggereert dat de planeet nog wat massa aan de schijf zal onttrekken, maar het is lastig om te voorspellen hoeveel massa, aangezien de exacte omstandigheden in de schijf ons onbekend zijn.” De planeet gaat naar verwachting dus nog wat groeien. Daarnaast kan niet worden uitgesloten dat de planeet – die nu ongeveer 130 AU, oftewel 130 keer verder van de moederster verwijderd is dan de aarde van de zon verwijderd is – nog gaat verhuizen. “De planeet kan bijvoorbeeld door interactie met de schijf of met andere planeten in wording nog migreren.”

Uitdagend
Het spotten van zo’n jonge planeet, die nog niet eens helemaal ‘af’ is, is behoorlijk uitdagend. “De grootste uitdaging is dat klassieke methoden om exoplaneten op te sporen (namelijk de transit-methode en radiële snelheid-methode, zie kader) niet werken als je te maken hebt met jonge sterren,” legt Pinte uit.

De meeste exoplaneten die tot op heden ontdekt zijn, zijn opgespoord met behulp van de transit-methode. Hierbij zoeken planetenjagers zoals de onlangs gepensioneerde Kepler en de zeer succesvolle TESS naar afnames in de helderheid van sterren die ontstaan doordat planeten voor die sterren langsbewegen en daarbij een deel van het sterlicht tegenhouden. Een andere veelgebruikte methode is zoeken naar kleine veranderingen in de radiële snelheid van sterren, die ontstaan doordat planeten met hun zwaartekracht invloed uitoefenen op hun moederster.

“Jonge sterren zijn actief en veranderlijk, waardoor het lastig is om kleine veranderingen in de radiële snelheid en/of helderheid die het resultaat zijn van de aanwezigheid van een planeet, op te merken. Daarnaast worden ze omringd door een schijf van gas en stof. Deze schijf is de kraamkamer waarin planeten tot stand komen, maar maskeert de ster ook, waardoor het nog lastiger is om de radiële snelheid en planeetovergangen te detecteren. De aanwezigheid van een schijf rond de ster maakt het ook lastiger om jonge planeten direct waar te nemen, omdat het verstrooide licht van de schijf vaak helderder is dan de planeet zelf. Daarom gebruiken we ook een andere methode om de planeten op te sporen; we proberen het effect dat hun zwaartekracht op de stroming van het gas in de schijf heeft, te detecteren.”


HD 163296
De planeet rond HD97048 is niet de eerste baby-planeet die op deze wijze is opgespoord. Eerder ontdekte dezelfde onderzoeksgroep ook een planeet in wording in de protoplanetaire schijf rond de ster HD 163296. Pinte verwacht dat er op korte termijn nog veel meer baby-planeten gevonden gaan worden. Daarin is zeker een rol weggelegd voor ALMA, maar ook de in aanbouw zijnde James Webb-telescoop en ESO’s eveneens in aanbouw zijnde Extreme Large Telescope kunnen naar verwachting planeten ontdekken in protoplanetaire schijven.

Het opsporen van nieuwe protoplaneten is belangrijk, zo benadrukken Pinte en collega’s in hun paper. “We begrijpen nog steeds niet hoe planeten tot stand komen en waarom andere zonnestelsels zo sterk van het onze verschillen.” Door planeten in wording te ontdekken en bestuderen, kunnen we daar mogelijk meer over te weten komen. De weinige baby-planeten die tot op heden in protoplanetaire schijven ontdekt zijn, hebben wat dat betreft reeds tot nieuwe inzichten geleid, vertelt Pinte. “Het belangrijkste inzicht dat we hebben verkregen, is dat planeetvorming al heel vroeg in het leven van de ster moet plaatsvinden (…) Meer en meer astrofysici geloven dat de gas- en stofschijven die we zien niet enkel planeetvormende schijven zijn, maar reeds planeten herbergen. Dus wanneer we protoplanetaire schijven van slechts een paar miljoen jaar oud zien, is het heel waarschijnlijk dat er reeds planeetvorming heeft plaatsgevonden.”