Alex Wolszczan van Penn State, de ontdekker in 1992 van de eerste planeten die ooit buiten ons zonnestelsel zijn gevonden, heeft nu met Caltech's Maciej Konacki de kleinste tot nu toe ontdekte planeet ontdekt in datzelfde verre planetaire systeem. Ondergedompeld in een uitgestrekte wolk van geïoniseerd gas, draait de nieuwe planeet om een snel draaiende neutronenster, een pulsar genaamd. De ontdekking, die zal worden aangekondigd tijdens een persconferentie tijdens een bijeenkomst over planetaire vorming en detectie in Aspen, Colorado, op 7 februari, levert een verbazingwekkend volledige beschrijving op van het pulsar planetaire systeem en bevestigt dat het opmerkelijk veel lijkt op een versie van halve grootte ons eigen zonnestelsel? ook al is de ster van deze planeten een heel andere baan dan onze zon.
"Ondanks de extreme omstandigheden die moeten hebben bestaan op het moment dat deze planeten zich vormden, is de natuur erin geslaagd een planetair systeem te creëren dat eruitziet als een verkleinde kopie van ons eigen innerlijke zonnestelsel", meldt Wolszczan. De ster in het midden van dit systeem is een pulsar genaamd PSR B1257 + 12? de extreem dichte en compacte neutronenster die overblijft van een massieve ster die stierf in een gewelddadige explosie op 1500 lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Maagd.
Wolszczan en zijn collega's hadden eerder drie aardse planeten rond de pulsar ontdekt, met hun banen in een bijna exacte verhouding tot de afstanden tussen Mercurius, Venus en de aarde. De nieuw ontdekte vierde planeet heeft een baan die ongeveer zes keer groter is dan die van de derde planeet in het systeem, die volgens Konacki verbazingwekkend dicht bij de gemiddelde afstand van onze zon tot de asteroïdengordel van ons zonnestelsel ligt, gelegen tussen de banen van Mars en Jupiter .
“Omdat onze waarnemingen een mogelijke aanwezigheid van een nog verder gelegen, massieve planeet of planeten rond de pulsar praktisch uitsluiten, is het heel goed mogelijk dat de kleine vierde planeet het grootste lid is van een wolk van interplanetair puin aan de buitenrand van de pulsar's planetair systeem, een overblijfsel van de oorspronkelijke protoplanetaire schijf die de drie binnenplaneten heeft gecreëerd ', legt Wolszczan uit. De kleine planeet, ongeveer een vijfde van de massa van Pluto, kan dezelfde buitenste grenspositie innemen in zijn planetaire systeem als Pluto in ons zonnestelsel. "Verrassend genoeg lijkt het planetaire systeem rond deze pulsar meer op ons eigen zonnestelsel dan enig extrasolair planetair systeem dat rond een zonachtige ster is ontdekt", zegt Konacki.
Vijftien jaar geleden, vóór Wolszczan's ontdekking van de eerste extrasolaire planeten, waren astronomen niet serieus bezig met het idee dat planeten rond pulsars zouden kunnen overleven omdat ze zouden zijn beschoten met de onvoorstelbare kracht van de straling en de restanten van hun exploderende moederster. Sindsdien hebben Wolszczan, Konacki en collega's geleidelijk de mysteries van dit systeem van pulsarplaneten ontrafeld, met behulp van de Arecibo-radiotelescoop in Puerto Rico om pulsar-timinggegevens te verzamelen en te analyseren. 'Met deze ontdekking hebben we nu het gevoel dat de basisinventaris van dit planetaire systeem is voltooid', zegt Wolszczan.
Deze ontdekkingen zijn mogelijk omdat pulsars, vooral die met de snelste spin, zich gedragen als zeer nauwkeurige klokken. "De stabiliteit van de herhalingssnelheid van de pulsar-pulsen steekt gunstig af bij de precisie van de beste atoomklokken die door mensen zijn gemaakt", legt Konacki uit. Metingen van de aankomsttijden van de puls, pulsar-timing genoemd, geven astronomen een uiterst nauwkeurige methode voor het bestuderen van de fysica van pulsars en voor het detecteren van verschijnselen die zich voordoen in de omgeving van een pulsar.
“Een pulsar wiebelt als gevolg van een baan om planeten manifesteert zich door variaties in de aankomsttijden van de puls, net zoals een stellaire wiebel detecteerbaar is met het bekende Doppler-effect dat zo succesvol wordt gebruikt door optische astronomen om planeten rond nabije sterren te identificeren door de verschuivingen van hun spectraal lijnen ”, legt Wolszczan uit. "Een belangrijk voordeel van de fantastische stabiliteit van de pulsar-klokken, die precisies bereiken die beter zijn dan een miljoenste van een seconde, is dat we met deze methode planeten kunnen detecteren met massa's tot aan die van grote asteroïden."
Alleen al het bestaan van de pulsarplaneten kan overtuigend bewijs zijn dat aardmassaplaneten net zo gemakkelijk ontstaan als de gasreuzen waarvan bekend is dat ze rond meer dan 5 procent van de nabijgelegen zonachtige sterren bestaan. Wolszczan zegt echter: 'de boodschap die door de pulsarplaneten wordt overgebracht, kan net zo goed zijn dat de vorming van aardachtige planeten speciale omstandigheden vereist, waardoor dergelijke planeten een zeldzaamheid zijn. Er zijn bijvoorbeeld steeds meer aanwijzingen dat een nabijgelegen supernova-explosie mogelijk een belangrijke rol heeft gespeeld bij de vorming van ons zonnestelsel. " Toekomstige ruimteobservatoria, waaronder de Kepler en de Space Interferometry Missions, en de Terrestrial Planet Finder, zullen een doorslaggevende rol spelen bij het maken van onderscheid tussen deze fundamentele alternatieven.
