En ze gebruikten daarvoor onder meer de data van een satelliet die het al 25 jaar niet meer doet!

Het onderzoek richtte zich op de planeet Beta Pictoris b. De planeet werd zo’n 10 jaar geleden ontdekt en is met een leeftijd van 21 miljoen jaar zo’n 200 keer jonger dan onze aarde. Hoewel de planeet – die op slechts 63 lichtjaar van de onze staat – al zeer uitgebreid bestudeerd is, was de massa ervan onbekend. Maar een nieuw onderzoek brengt daar verandering in. Nederlandse astronomen hebben op slimme wijze vastgesteld dat de planeet ongeveer elf keer zwaarder is dan Jupiter (de grootste planeet in ons zonnestelsel).

Wiebelen
Om de massa van een planeet vast te stellen, kun je kijken naar de impact die de zwaartekracht van deze planeet op de moederster heeft. Hoe zwaarder een planeet is, hoe groter de zwaartekracht en hoe sterker de planeet – terwijl deze om de moederster cirkelt – aan die moederster trekt en deze aan het ‘wiebelen’ brengt. Dit ‘wiebelen’ kan worden gemeten door de snelheidsverandering van een ster vast te stellen. Maar voor piepjonge sterren – zoals Beta Pictoris – gaat dat niet. Vandaar dat het onderzoekers ook nog niet gelukt is om de massa van een jonge planeet vast te stellen. Zonde, want die informatie is heel belangrijk om de ideeën die onderzoekers nu hebben over het ontstaan van planeten te kunnen toetsen.

Astrometrie
Maar zoals gezegd is het Nederlandse astronomen nu wel gelukt om de massa van een jonge planeet te bepalen. Hoe? Met behulp van astrometrie. Hierbij wordt heel precies de positieverandering van een ster aan de hemel bepaald. De onderzoekers maakten gebruik van data die meer dan 25 jaar geleden door de inmiddels buiten werking gestelde Hipparcos-satelliet is verzameld. Ook pakten ze er data bij van de relatief nieuwe en nog altijd actieve Gaia-satelliet. “We hadden al een hele tijd de goede oude Hipparcos-data in ons achterhoofd, maar moesten wachten op nieuwe metingen van Beta Pictoris door Gaia,” vertelt onderzoeker Ignas Snellen. Die metingen kwamen in april beschikbaar.

Klein effect
“Je zou het niet zeggen als je naar de sterrenhemel kijkt, maar alle sterren bewegen een beetje door een steeds veranderend perspectief doordat de aarde om de zon draait en de sterren en de zon door de Melkweg bewegen,” legt onderzoeker Anthony Brown uit. “Deze bewegingen moeten eerst heel goed gemeten worden om daarna het effect van de planeet op de ster te kunnen ontwaren. Daarvoor was de combinatie van de oude Hipparcos-data met de nieuwe Gaia-metingen nodig. Het gaat om een effect van een één miljoenste graad, de grootte van een voetstap op 50.000 kilometer afstand.”

Modellen
Dat we nu de massa van Beta Pictoris b weten, is van groot belang. “Nu kunnen we eindelijk de interne energie van de planeet koppelen aan zijn massa,” aldus Snellen. “Een heel aantal modellen over planeetvorming kan nu de deur uit.” Zo wijst de relatief lage massa van de planeet erop dat een groot deel van de energie die vrijkomt bij de vorming van de planeet in het hemellichaam wordt opgeslagen, waarna het in de eerste tientallen miljoenen jaren langzaam afkoelt.

Het onderzoek van Snellen en Brown is nog maar het begin. Naar verwachting zal Gaia de komende jaren nog veel meer data verzamelen waarmee ook de massa van andere jonge planeten kan worden vastgesteld en men de huidige ideeën over planeetvorming het vuur aan de schenen kan leggen.