Op dit moment kennen we ongeveer 4.000 bevestigde exoplaneten, voornamelijk dankzij de Kepler-missie. TESS, de Transiting Exoplanet Survey Satellite, zal die 4000 waarschijnlijk flink verhogen. Maar hoe zit het met de sterren die al deze planeten in een baan om de aarde draaien?
Een nieuwe studie van het Astrophysical Institute en University Observatory van de University of Jena identificeerde meer dan 200 exoplaneten die in meerdere sterrenstelsels voorkomen. De studie maakt deel uit van de poging om te begrijpen hoe gaststerren de vorming en evolutie van planeten vormgeven.
De auteur van deze studie is Dr. Markus Mugrauer, astrofysicus aan het Astrophysical Institute en University Observatory van de Universiteit van Jena, in Duitsland. Zijn werk is gebaseerd op de tweede gegevensversie van Gaia, de missie van de ESA om een 3D-kaart van ons sterrenstelsel te maken. Mugrauer is geïnteresseerd in hoe de vorming en ontwikkeling van meerdere stersystemen in de vorm van een planeet plaatsvindt, wat vroeg in het leven van een zonnestelsel gebeurt.
"Meerdere sterrenstelsels komen veel voor in onze Melkweg."
Dr. Markus Mugrauer, studie auteur, Universiteit van Jena.
Het nieuwe onderzoek toont aan dat er binnen 1600 lichtjaren van de zon 176 dubbelsterren, 27 hiërarchische triples en één hiërarchisch viervoudig systeem zijn die allemaal exoplaneten hosten. Dat totaal van 208 meervoudige stersystemen met planeten is van meer dan 1300 exoplaneten die sterren op dezelfde afstand hosten.
De studie is getiteld "Zoek naar stellaire metgezellen van exoplaneet-gaststerren door de tweede ESA te verkennen-Gaia gegevensvrijgave. " Het is gepubliceerd in de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 13 november 2019. Mugrauer is de enige auteur.
"Meerdere sterrenstelsels komen veel voor in onze Melkweg", legt Mugrauer uit in een persbericht. "Als dergelijke systemen planeten bevatten, zijn ze van bijzonder belang voor de astrofysica, omdat de planetaire systemen erin fundamenteel kunnen verschillen van ons zonnestelsel."
Het aantal echte sterren in de Melkweg is onmogelijk vast te stellen. Sterren met een lage massa zijn moeilijk te vinden, vooral niet op grote afstand van ons. Maar zoals sterren gaan, werken astronomen vaak met een bereik van tussen de 200 en 400 miljard sterren in ons sterrenstelsel. Sommige schattingen laten zien dat tot 85% van de sterren in de Melkweg zich in meerdere sterrenstelsels bevinden. Uit gegevens van Kepler blijkt dat slechts een derde van de meerdere sterrenstelsels planeten heeft. Maar hoe meerdere sterrenstelsels de planeten vormen die er omheen draaien, is nog steeds een vraag met wijdverbreide gevolgen.
Mugrauer's werk gaat verder dan het vinden en identificeren van meerdere sterrenstelsels die exoplaneten hosten. Hij wilde deze zonnestelsels in meer detail karakteriseren. Hij ontdekte dat de systemen sterk in grootte verschillen. Strak gebonden systemen hebben begeleidende sterren binnen 20 AU van hun ster, wat vergelijkbaar is met Uranus 'afstand van onze zon, en bredere systemen hebben metgezellen van meer dan 9000 AU's vanaf hun ster. Ze worden echter het vaakst gevonden bij ongeveer 1000 AU's.
Hij karakteriseerde ook de soorten en aantallen sterren in deze systemen.
De sterren in het Mugrauer-onderzoek variëren in leeftijd, massa en temperatuur. De meest massieve ster die hij heeft gevonden, is 1,4 keer zo zwaar als onze zon, en de minst zware is slechts 8% van de massa van de zon. De massa van de metgezellen piekt echter tussen 0,15 en 0,3 zonsmassa's. Veel van de meervoudige stersystemen bevatten een grotere, "dominante" ster en een kleinere metgezel: koelere dwergsterren met een lagere massa die rood gloeien.
Een vraag waarmee astronomen worden geconfronteerd, is of exoplaneten de soms verwoestende stuiptrekkingen van een ster die de laatste stadia van zijn evolutie nadert, kunnen overleven. (Zien Space Magazine: het lijkt onmogelijk, maar op de een of andere manier heeft deze planeet de rode reuzenfase van de ster overleefd) Mugrauer vond acht witte dwergen tussen zijn meervoudige sterrenstelsels, wat de stelling bevestigt dat planeten kunnen overleven, althans soms, wanneer een gastster zijn omgeving verwoest. .
Van de 208 meervoudige stersystemen in het onderzoek van Mugrauer is de overgrote meerderheid - 176 - dubbelstersystemen. Maar er zijn ook 27 drievoudige stersystemen en zelfs een viervoudig stersysteem. En tussen 20 AU's en 10.000 AU's heeft 15% van de sterren een metgezel. Dit druist in tegen de algemene frequentie van zonachtige sterren met metgezellen, waar astronomen twee keer zoveel verwachten te vinden. Ook toonden de metgezellensterren die Mugrauer in zijn studie aantrof, afstanden die ongeveer vijf keer groter zijn dan in "gewone" systemen.
Mugrauer: "Deze twee factoren samen kunnen erop duiden dat de invloed van verschillende sterren in een zonnestelsel het proces van planeetvorming en de verdere ontwikkeling van hun banen verstoort."
De aanwezigheid van een stellaire metgezel kan het planeetvormingsproces in de schijf rond de jonge sterren verstoren. De zwaartekracht kan ook de evolutie van de baan van een planeet beïnvloeden.
Mugrauer ontdekte dat ongeveer 15% van de exoplaneet-ontvangende sterren in zijn onderzoek een of meer begeleidende sterren heeft. Maar hij ziet dit als slechts het begin van zijn werk. Hij is van plan zijn lijst voortdurend bij te werken als een lopend project terwijl nieuwe exoplaneetmissies, vooral TESS, hun werk doen.
Met deze groeiende database van exoplaneten die meerdere sterrenstelsels hosten, kunnen astronomen een intrigerende vraag beginnen te beantwoorden: hoe vormen, evolueren en passen planeten zich aan wanneer hun gastheerster een metgezel heeft?
Meer:
- Persbericht: verre werelden onder vele zonnen
- Onderzoekspaper: zoek naar stellaire metgezellen van exoplaneet-gaststerren door de tweede ESA te verkennenGaia gegevens vrijgeven
- Space Magazine: het lijkt onmogelijk, maar op de een of andere manier heeft deze planeet de rode reuzenfase van de ster overleefd
