Als we denken aan andere planetaire systemen, hebben we de neiging te denken dat ze volgens dezelfde basisregels zullen werken als de onze. In het zonnestelsel draaien de planeten in de buurt van het equatoriale vlak van de zon - dat wil zeggen rond de evenaar. De rotatieas van de zon, de richting van zijn polen op basis van zijn rotatie, is ook hetzelfde als de meeste planeten '(met uitzondering van Uranus, die op zijn kant draait).
Maar als de studie van buitenzonne-planeten ons iets heeft geleerd, dan is het dat het heelal vol mogelijkheden is. Beschouw de ster die bekend staat als GJ436, een rode dwerg op ongeveer 33 lichtjaar van de aarde. Al jaren weten astronomen dat deze ster een planeet heeft die zich heel erg gedraagt als een komeet. Maar volgens een recent onderzoek onder leiding van astronomen van de Universiteit van Genève (UNIGE), heeft deze planeet ook een heel eigenaardige baan.
De studie, getiteld "Orbital Misalignment of the Neptune-mass Exoplanet GJ 436b With the Spin of its Cool Star", verscheen onlangs in het wetenschappelijke tijdschrift Natuur. De studie werd geleid door Vincent Bourrier van de Geneva University Observatory en omvatte leden van de University of Grenoble Alpes, Tennessee State University en het Center for Space and Habitability van de University of Bern.
GJ436 was al de bron van veel wetenschappelijke belangstelling, mede dankzij de ontdekking dat zijn enige bevestigde exoplaneet een gasvormige omhulling heeft die vergelijkbaar is met een komeet. Deze exoplaneet, bekend als GJ436b, werd voor het eerst waargenomen in 2004 met behulp van radiale snelheidsmetingen uitgevoerd door de Keck Observatory. In 2007 werd GJ436b de eerste planeet ter grootte van een Neptunus waarvan bekend was dat hij zeer dicht bij zijn ster cirkelde (ook bekend als een "hete Neptunus").
En in 2015 haalde GJ436 b opnieuw de krantenkoppen toen wetenschappers meldden dat de atmosfeer verdampte, wat resulteerde in een gigantische wolk rond de planeet en een lang, achterblijvend verhaal. Deze wolk bleek het resultaat te zijn van waterstof in de verdampende atmosfeer van de planeet, dankzij de extreme straling die van zijn ster afkomstig is. Dit nooit eerder vertoonde fenomeen betekent in wezen dat de GJ436 b op een komeet lijkt.
Een ander interessant feit over deze planeet is de orbitale helling, waarover astronomen de afgelopen 10 jaar hebben nagedacht. In tegenstelling tot de planeten van het zonnestelsel - waarvan de banen grotendeels cirkelvormig zijn - volgt GJ436b een zeer excentriek, elliptisch pad. En zoals het onderzoeksteam in hun onderzoek aangaf, draait de planeet ook niet in een baan langs het equatoriale vlak van de ster, maar passeert hij bijna boven de polen.
Zoals Vincent Bourrier - een onderzoeker bij de afdeling Astronomie van de UNIGE Faculteit Wetenschappen, lid van het European Research Council-project FOUR ACES, en de hoofdauteur van de studie - uitlegde in een UNIGE-persbericht:
“Deze planeet staat onder enorme getijdekrachten omdat hij ongelooflijk dicht bij zijn ster staat, amper 3% van de afstand aarde-zon. De ster is een rode dwerg waarvan de levensduur erg lang is, de getijdenkrachten die hij induceert zouden sindsdien de baan van de planeet hebben rondgemaakt, maar dit is niet het geval! ”
Dit was om vele redenen een bijzonder interessante vondst. Enerzijds is het de eerste keer dat een planeet een polaire baan heeft gevonden. Aan de andere kant is het bestuderen van hoe planeten in een baan rond een ster draaien een geweldige manier om meer te leren over hoe dat systeem is gevormd en geëvolueerd. Als een planeet bijvoorbeeld wordt verstoord door de doorgang van een nabije ster, of wordt beïnvloed door de aanwezigheid van andere massieve planeten, zal dat duidelijk worden vanuit zijn baan.
Zoals Christophe Lovis, een UNIGE-onderzoeker en co-auteur van de studie, uitlegde:
"Zelfs als we al verkeerd uitgelijnde planetaire banen hebben gezien, begrijpen we niet noodzakelijk hun oorsprong, vooral omdat we hier voor het eerst de architectuur van een planetair systeem rond een rode dwerg meten."
Hervé Beust, een astronoom van de Universiteit van Grenobles Alpes, was verantwoordelijk voor het uitvoeren van de orbitale berekeningen op GJ436b. Zoals hij aangaf, is de meest waarschijnlijke verklaring voor de baan van GJ436b het bestaan van een grotere en verder weg gelegen planeet in het systeem. Hoewel deze planeet momenteel niet bekend is, zou dit de eerste aanwijzing kunnen zijn dat de GJ436 een systeem met meerdere planeten is.
"Als dat waar is, dan geven onze berekeningen aan dat de planeet niet alleen niet langs een cirkel rond de ster zou bewegen, zoals we al tien jaar kennen, maar dat hij zich ook in een sterk hellende baan zou moeten bevinden", zei hij. "Dat is precies wat we zojuist hebben gemeten!"
Een andere interessante afhaalmaaltijd van deze studie was de voorspelling dat de planeet niet altijd zo dicht bij zijn ster heeft gecentreerd. Op basis van hun berekeningen veronderstelt het team dat de GJ436b in de loop van de tijd kan zijn gemigreerd om een "verdampende planeet" te worden die het nu is. Ook hier wordt aangenomen dat het bestaan van een nog niet ontdekte metgezel de meest waarschijnlijke oorzaak is.
Zoals bij alle exoplanetstudies, hebben deze bevindingen ook implicaties voor ons begrip van het zonnestelsel. Vooruitblikkend hoopt het team dit systeem verder te onderzoeken in de hoop te bepalen of er een ongrijpbare planetaire metgezel te vinden is. Deze onderzoeken zullen waarschijnlijk profiteren van de inzet van missies van de volgende generatie, met name de James Webb Space Telescope (JWST).
Zoals Bourier aangaf: "Ons volgende doel is om de mysterieuze planeet te identificeren die dit planetaire systeem heeft verstoord." Het lokaliseren ervan zal weer een andere indirecte manier zijn waarop astronomen exoplaneten ontdekken - het bepalen van de aanwezigheid van andere planeten op basis van de orbitale helling van reeds ontdekte planeten. De orbitale hellingsmethode misschien?
