Astronomen ontdekken dat er niet alleen een breed scala aan verschillende planeten buiten ons zonnestelsel is, maar dat er ook verschillende soorten planetenstelsels zijn. "We zijn niet meer in Kansas wat zonnestelsels betreft", zei Barbara McDonald van de McDonald Observatory van de Universiteit van Texas, tijdens de bijeenkomst van de American Astronomical Society in Miami, Florida vandaag. "Het opwindende is dat we een ander systeem met meerdere planeten hebben gevonden dat helemaal niet op het onze lijkt."
Als we het Upsilon Andromedae-systeem met de Hubble-ruimtetelescoop, de Hobby-Eberly-telescoop en andere op de grond gebaseerde telescopen van dichtbij bekijken, zien we een maf systeem waarbij planeten scheef staan en sterk hellende banen hebben. De astronomen vonden ook een andere planeet en ook een andere ster - dit is waarschijnlijk een dubbelstersysteem.
Zelfs met de hellende baan van Pluto ziet ons zonnestelsel eruit als een oceaan van kalmte vergeleken met Upsilon Andromedae.
McDonald zei dat deze verrassende bevindingen van invloed zijn op theorieën over hoe systemen met meerdere planeten evolueren, en het laat zien dat sommige gewelddadige gebeurtenissen de banen van planeten kunnen verstoren nadat een planetair systeem zich heeft gevormd.
"De bevindingen betekenen dat toekomstige studies van exoplanetaire systemen ingewikkelder zullen zijn", zei ze. "Astronomen kunnen niet langer aannemen dat alle planeten in één vlak om hun moederster cirkelen." zegt Barbara McArthur van The University of Texas in Austin's McDonald Observatory.
Net als onze zon in zijn eigenschappen, ligt Upsilon Andromedae op ongeveer 44 lichtjaar afstand. Het is een beetje jonger, massiever en helderder dan de zon. Ruim tien jaar lang weten astronomen dat drie planeten van het Jupiter-type om de geelwitte ster Upsilon Andromedae draaien.
Maar na meer dan duizend gecombineerde waarnemingen ontdekten McDonald en haar team hints dat een vierde planeet, e, veel verder om de ster draait. Ze waren ook in staat om de exacte massa's van twee van de drie eerder bekende planeten, Upsilon Andromedae c en d, te bepalen. Veel schrikwekkender is echter dat niet alle planeten om deze ster in hetzelfde vlak draaien. De banen van planeten c en d hellen 30 graden ten opzichte van elkaar. Dit onderzoek markeert voor het eerst dat de 'onderlinge helling' van twee planeten rond een andere ster is gemeten.
"Hoogstwaarschijnlijk had Upsilon Andromedae hetzelfde vormingsproces als ons eigen zonnestelsel, hoewel er verschillen in de late formatie kunnen zijn die deze uiteenlopende evolutie hebben veroorzaakt", zei McArthur. “Het uitgangspunt van de planetaire evolutie tot nu toe was dat planetaire systemen zich vormen in de schijf en relatief co-planair blijven, zoals ons eigen systeem, maar nu hebben we een significante hoek tussen deze planeten gemeten, wat aangeeft dat dit niet altijd het geval is. "
Tot nu toe was de conventionele wijsheid dat een grote gaswolk instort tot een ster en dat planeten een natuurlijk bijproduct zijn van overgebleven materiaal dat een schijf vormt. In ons zonnestelsel is er een fossiel van die scheppingsgebeurtenis omdat alle acht grote planeten in bijna hetzelfde vlak cirkelen. De buitenste dwergplaneten zoals Pluto bevinden zich in hellende banen, maar deze zijn gewijzigd door de zwaartekracht van Neptunus en zijn niet diep ingebed in het zwaartekrachtveld van de zon.
Dus wat sloeg het Upsilon Andromedae-systeem omver?
"Mogelijkheden zijn onder meer interacties die optreden als gevolg van de binnenwaartse migratie van planeten, het uitwerpen van andere planeten uit het systeem door verstrooiing van planeetplaneet, of verstoring door de binaire metgezel van de ouderster, Upsilon Andromedae B," zei McArthur.
Of de begeleidende ster - een rode dwerg die minder zwaar is en veel zwakker dan de zon - zou de boosdoener kunnen zijn. is.
"We hebben geen idee wat zijn baan is", zei teamlid Fritz Benedict. 'Het kan heel excentriek zijn. Misschien komt het zo nu en dan heel dichtbij. Het kan 10.000 jaar duren. ' Zo'n nauwe doorgang door de secundaire ster kan de banen van de planeten door de zwaartekracht verstoren. '
De twee verschillende soorten gegevens die in dit onderzoek zijn gecombineerd, waren astrometrie van de Hubble-ruimtetelescoop en radiale snelheid van telescopen op de grond.
Astrometrie is het meten van de posities en bewegingen van hemellichamen. De groep van McArthur gebruikte voor de taak een van de Fine Guidance Sensors (FGS's) op de Hubble-telescoop. De FGS's zijn zo nauwkeurig dat ze de breedte van een kwart in Denver kunnen meten vanaf het uitkijkpunt van Miami. Het was deze precisie die werd gebruikt om de beweging van de ster aan de hemel te volgen, veroorzaakt door de omringende - en ongeziene - planeten.
Radiale snelheid maakt metingen van de beweging van de ster aan de hemel in de richting van en weg van de aarde. Deze metingen zijn gedurende een periode van 14 jaar uitgevoerd met telescopen op de grond, waaronder twee bij McDonald Observatory en andere bij Lick, Haute-Provence en Whipple Observatories. De radiale snelheid biedt een lange basislijn van funderingswaarnemingen, waardoor de kortere, maar nauwkeurigere en completere Hubble-waarnemingen de orbitale bewegingen beter konden definiëren.
Het feit dat het team de orbitale hellingen van planeten c en d bepaalde, stelde hen in staat om de exacte massa's van de twee planeten te berekenen. De nieuwe informatie vertelde ons dat onze kijk op welke planeet zwaarder moet worden veranderd. Eerdere minimummassa's voor de planeten gegeven door radiale snelheidsstudies hebben de minimummassa voor planeet c op 2 Jupiters en voor planeet d op 4 Jupiters gesteld. De nieuwe, exacte massa, gevonden door astrometrie, is 14 Jupiters voor planeet c en 10 Jupiters voor planeet d.
"De Hubble-gegevens laten zien dat radiale snelheid niet het hele verhaal is", zei Benedict. 'Het feit dat de planeten daadwerkelijk in massa zijn omgedraaid, was heel schattig.'
De vierde planeet is zo ver weg dat zijn signaal de kromming van zijn baan niet onthult.
De 14 jaar aan radiale snelheidsinformatie die door het team werd verzameld, bracht hints aan het licht dat een vierde planeet met een lange periode in een baan om de drie nu bekende banen kan draaien. Er zijn alleen hints over die planeet omdat hij zo ver weg is dat het signaal dat hij creëert nog niet de kromming van een baan onthult. Een ander ontbrekend stukje van de puzzel is de helling van de binnenste planeet, b, waarvoor een precisie-astrometrie nodig is die 1000 keer groter is dan die van Hubble, een doel dat kan worden bereikt door een toekomstige ruimtemissie die is geoptimaliseerd voor interferometrie.
Bronnen: HubbleSite, AAS Press conference
