Met behulp van gegevens van de Kepler-ruimtetelescoop heeft een internationale groep astronomen het oudst bekende planetenstelsel in de melkweg ontdekt: een 11 miljard jaar oud systeem van vijf rotsachtige planeten die allemaal kleiner zijn dan de aarde. Het team zegt dat deze ontdekking suggereert dat planeten ter grootte van de aarde in het grootste deel van de 13,8 miljard jaar oude geschiedenis van het heelal zijn gevormd, waardoor de kans op het bestaan van oud leven - en mogelijk geavanceerd intelligent leven - in onze melkweg toeneemt.
"Het feit dat rotsachtige planeten zich 11 miljard jaar geleden al in de melkweg vormden, suggereert dat bewoonbare aardachtige planeten waarschijnlijk al heel lang bestaan, veel langer dan de leeftijd van ons zonnestelsel," zei Dr. Travis Metcalfe, Senior Research Scientist Space Science Institute, dat deel uitmaakte van het team dat de unieke methode van asteroseismologie gebruikte om de leeftijd van de ster te bepalen.
De ster, Kepler-444 genaamd, is ongeveer 25 procent kleiner dan onze zon en is 117 lichtjaar van de aarde verwijderd. Het systeem van vijf bekende planeten is zeer compact en alle vijf de planeten draaien in minder dan 10 dagen rond de moederster, of binnen 0:08 AU, ongeveer een vijfde van de grootte van de baan van Mercurius.
"De ster is iets koeler dan de zon (ongeveer 5000 K aan de oppervlakte, vergeleken met 5800 K)", vertelde Metcalfe aan Space Magazine, "maar van de planeten in dit systeem wordt nog steeds verwacht dat ze sterk worden bestraald en onherbergzaam zijn voor het leven", met weinig tot geen atmosfeer.
Het team schreef in hun paper dat de bewoonbare zone van het systeem 0:47 AU ligt van de moederster en dat alle planeten goed naar binnen draaien in de binnenrand van de 'Goldilocks-zone' van Kepler-444.
Het team stond onder leiding van Tiago Campante, een research fellow aan de Universiteit van Birmingham in het VK.
De planeten werden gevonden door vier jaar Kepler-gegevens te analyseren, aangezien het ruimtevaartuig tijdens Kepler's actieve missie bijna continue observaties van Kepler-444 had. De ruimtetelescoop heeft zeer nauwkeurige metingen gedaan van veranderingen in helderheid in sterren in het gezichtsveld. Er zijn kleine veranderingen in helderheid wanneer planeten voor hun sterren passeren.
Doorgangssignalen wezen op vijf planeten die om Kepler-444 cirkelen, hoewel deze ster een binaire metgezel heeft, een M-dwerg, en het was een moeizaam proces om alle gegevens te verwijderen om te bepalen wat planeten waren en niet andere sterren, evenals welke ster de planeten cirkelden.
Metcalfe zei dat de taak van het "valideren" van de planeten door alle andere mogelijke "vals-positieve" scenario's uit te sluiten, altijd een grote uitdaging is voor Kepler-doelen.
Maar asteroseismologie werd gebruikt om de precieze leeftijd van de ster direct te meten. Asteroseismologie of stellaire seismologie is in feite luisteren naar een ster door geluidsgolven te meten. De geluidsgolven reizen de ster binnen en brengen informatie terug naar de oppervlakte. De golven veroorzaken trillingen die Kepler waarneemt als een snelle flikkering van de helderheid van de ster.
Hoe kan dit helpen bij het bepalen van de leeftijd van een ster?
"Naarmate een ster ouder wordt, wordt waterstof in de kern omgezet in helium", zei Metcalfe via e-mail. "Dit verandert de gemiddelde dichtheid van de ster in de loop van de tijd en de asteroseismologie biedt een zeer nauwkeurige maatstaf voor de gemiddelde dichtheid (van de regelmatige afstand van de individuele oscillatiefrequenties)."
Metcalfe zei dat in dit geval de onzekerheid over de leeftijd van de ster (en dus de planeten, die in wezen tegelijkertijd gevormd zijn) slechts 9% is, vergeleken met een typische onzekerheid van 30-50% van andere methoden gebaseerd op rotatie (gyrochronologie) of andere eigenschappen van de ster.
Het team merkte ook op in hun paper dat deze bevinding ook kan helpen om het begin van het tijdperk van planeetvorming vast te stellen.
"Ik denk dat dit systeem ons veel te leren heeft over de vorming van planeten en de evolutie op lange termijn van planetaire systemen", zegt Darin Ragozzine, professor aan het Florida Institute of Technology en lid van het ontdekkingsteam, gespecialiseerd in multi-transiting systemen. "Met een leeftijd van 11,2 miljard jaar betekent dit dat dit systeem zich aan het begin van het tijdperk van het heelal heeft gevormd."
Het team schreef dat deze bevinding impliceert dat kleine planeten ter grootte van de aarde gemakkelijk gevormd kunnen zijn in de vroege tijdperken in de geschiedenis van het heelal, zelfs wanneer metalen schaarser waren.
"Tegen de tijd dat de aarde zich vormde, waren deze ster en zijn planetenstelsel al ouder dan onze planeet vandaag is", vertelde Ragozzine aan Space Magazine. "We weten niet zeker of dit systeem de hele tijd hetzelfde is gebleven, maar het is verbazingwekkend om te denken dat de kleine innerlijke planeet ongeveer een biljoen keer rond de ster is gegaan!"
Ga voor meer informatie over asteroseismologie naar een website met de naam Pale Blue Dot Project. Metcalfe heeft een non-profitorganisatie opgericht om onderzoeksgelden te verzamelen voor het Kepler Asteroseismic Science Consortium. Met het Pale Blue Dot-project kunnen mensen een ster adopteren ter ondersteuning van asteroseismologie, aangezien er geen NASA-financiering is voor asteroseismologie.
"Veel van de expertise hiervoor bestaat in Europa en niet in de VS, dus als kostenbesparende maatregel heeft NASA dit specifieke onderzoek uitbesteed voor de Kepler-missie", zegt Metcalfe, "en NASA kan geen onderzoekers in andere landen financieren."
Metcalfe voegde eraan toe dat het "adopt a star" -programma de asteroseismische analyse van Kepler-444 ondersteunde, "het bepalen van de precieze leeftijd die dit oude planetaire systeem zo interessant maakt ... Deze particuliere financiering van burgers over de hele wereld is van onschatbare waarde geweest om ons onderzoek te vergemakkelijken en dit soort fantastische ontdekkingen aan te wakkeren. "
U kunt dit onderzoek helpen door een van de Kepler-sterren of planetaire systemen te adopteren.
Dit onderzoek is vandaag gepubliceerd in het Astrophysical Journal.
De paper van het team heeft de titel: "Een oud extrasolar-systeem met vijf planeten van onder de aarde."
