Op ongeveer 129 lichtjaar van de aarde in de richting van het Pegasus-sterrenbeeld bevindt zich het relatief jonge zonnestelsel van HR 8799. Vanaf 2008 werden in dit systeem vier exoplaneten ontdekt die, naast de exoplaneet Formalhaut b, de eersten waren die bevestigd met behulp van de directe beeldvormende techniek. En na verloop van tijd is de astronoom gaan geloven dat deze vier planeten met elkaar resoneren.
In dit geval draaien de vier planeten rond hun ster met een resonantie van 1: 2: 4: 8, wat betekent dat de baanperiode van elke planeet in een bijna nauwkeurige verhouding staat met de andere in het systeem. Dit is een relatief uniek fenomeen, dat een Jason Wang - een afgestudeerde student van de Berkeley-arm van de door NASA gesponsorde Nexus for Exoplanet System Science (NExSS) - inspireerde om een video te produceren die hun orbitale dans illustreert.
Met behulp van afbeeldingen verkregen door de W.M. Keck Observatory over een periode van zeven jaar geeft Wang's video een glimp van deze vier exoplaneten in beweging. Zoals je hieronder kunt zien, is de centrale ster verduisterd, zodat het licht dat van de planeten weerkaatst kan worden gezien. En hoewel het niet laat zien dat de planeten een volledige omloopperiode voltooien (wat decennia en zelfs eeuwen zou duren), illustreert het prachtig de resonantie die bestaat tussen de vier planeten van de ster.
Zoals Jason Wang Space Magazine via e-mail vertelde:
“De gegevens zijn over een periode van zeven jaar verkregen van een van de 10 meter lange Keck-telescopen door een team van astronomen (Christian Marois, Quinn Konopacky, Bruce Macintosh, Travis Barman en Ben Zuckerman). Christian heeft elk van de 7 tijdperken van gegevens verkleind om 7 gegevensframes te maken. Vervolgens heb ik een film gemaakt door een bewegingsinterpolatie te gebruiken om die 7 frames in 100 frames te interpoleren om een vloeiende video te krijgen zodat deze niet schokkerig is (alsof we ze elke maand vanaf de aarde zouden kunnen waarnemen). "
De afbeeldingen van de vier exoplaneten zijn oorspronkelijk gemaakt door Dr. Christian Marois van de National Research Council of Canada's Herzberg Institute of Astrophysics. In 2008 ontdekten Marois en zijn collega's de eerste drie van de planeten van HR 8799 - HR 8799 b, c en d - met behulp van directe beeldtechniek. Rond dezelfde tijd kondigde een team van UC Berkeley de ontdekking van Fomalhaut b aan, ook met behulp van directe beeldvorming.
Deze planeten werden allemaal bepaald als gasreuzen van vergelijkbare grootte en massa, met tussen 1,2 en 1,3 keer de grootte van Jupiter en 7 tot 10 keer de massa. Op het moment van hun ontdekking werd aangenomen dat HR 8799 d de planeet het dichtst bij zijn ster was, op een afstand van ongeveer 27 astronomische eenheden (AU's) - terwijl de andere twee cirkels rond respectievelijk 42 en 68 AU's draaien.
Pas daarna realiseerde het team zich dat de planeten al in 1998 waren waargenomen. Destijds hadden de Near Infrared Camera en Multi-Object Spectrometer (NICMOS) van de Hubble-ruimtetelescoop licht gekregen van het systeem dat de aanwezigheid van planeten aangaf. Dit werd echter pas duidelijk gemaakt nadat een nieuw ontwikkelde beeldverwerkingstechniek was geïnstalleerd. Vandaar dat de "voorontdekking" onopgemerkt bleef.
Verdere waarnemingen in 2009 en 2010 onthulden het bestaan van een vierde planeet - HR 8799 e - die een baan had die hem in de andere drie plaatste. Toch staat deze planeet vijftien keer verder van zijn ster dan de aarde van de zon, wat resulteert in een omlooptijd van ongeveer 18.000 dagen (49 jaar). De anderen doen er respectievelijk 112, 225 en 450 jaar over om een baan van HR 8799 te voltooien.
Uiteindelijk besloot Wang de video te produceren (wat niet zijn eerste was), om te illustreren hoe spannend de zoektocht naar exoplaneten kan zijn. Zoals hij het zei:
"Ik had dit algoritme voor bewegingsinterpolatie geschreven voor een ander exoplaneetsysteem, Beta Pictoris b, waar we een planeet in een baan aan de rand zien die eruitziet alsof hij in zijn ster duikt (hij cirkelt er eigenlijk gewoon voor). We wilden hetzelfde doen voor HR 8799 om dit systeem tot leven te brengen en onze opwinding te delen in het direct afbeelden van exoplaneten. Ik vind het verbazingwekkend dat we de technologie hebben om andere werelden om andere sterren te zien cirkelen. "
Daarnaast vestigt de video de aandacht op een sterrensysteem dat een aantal unieke kansen biedt voor exoplaneetonderzoek. Omdat HR 8799 het eerste multi-planetaire systeem was dat rechtstreeks in beeld werd gebracht, betekent dit dat astronomen de banen van de vier planeten direct kunnen observeren, hun dynamische interacties kunnen observeren en kunnen bepalen hoe ze tot hun huidige configuratie zijn gekomen.
Astronomen zullen ook spectra van de atmosfeer van deze planeet kunnen nemen om hun samenstelling te bestuderen en dit te vergelijken met de gasreuzen van ons eigen zonnestelsel. En aangezien het systeem echt vrij jong is (slechts 40 miljoen jaar oud), kan het ons veel vertellen over het proces van planeetvorming. Last but not least zouden hun brede banen (een noodzaak gezien hun grootte) kunnen betekenen dat het systeem minder dan stabiel is.
In de toekomst zullen astronomen volgens Wang kijken of er planeten uit het systeem worden geworpen. Ik weet niet hoe het met jou zit, maar ik zou een video overwegen die illustreert dat een van de gasreuzen van HR 8799 die uit zijn systeem wordt opgestart, ook behoorlijk inspirerend zou zijn!
