Een extrasolaire planeet met hypothetische (mogelijk maar onbewezen) watervoerende manen. Afbeelding tegoed: NASA / IPAC / R. Pijn doen. Klik om te vergroten
In het afgelopen decennium hebben astronomen die een planeetjachttechniek gebruiken die kleine veranderingen in de snelheid van een ster ten opzichte van de aarde meet, meer dan 130 extrasolaire planeten ontdekt. De eerste planeten waren gasreuzen, de massa van Jupiter of groter. Na enkele jaren begonnen de wetenschappers Saturnus-massaplaneten te detecteren. En afgelopen augustus kondigden ze de ontdekking aan van een handvol Neptunus-massaplaneten. Kunnen dit superaarde zijn?
In een recent gesprek op een symposium over planeten buiten het zonnestelsel, legde Carnegie Institution van de astronoom Alan Boss uit Washington de mogelijkheden uit.
Planeetjachttechnieken met radiale snelheid hebben onze ontdekkingsmogelijkheden recentelijk onder de Saturnus-massalimiet geduwd tot wat we de ijsreuzenlimiet zouden noemen.
We kunnen nu dus planeten vinden, dicht bij hun gaststerren, met massa's vergelijkbaar met die van Uranus en Neptunus (14 tot 17 keer de massa van de aarde).
Dit komt grotendeels doordat Michel Mayor en zijn collega's een nieuwe spectrometer hebben in La Silla, die een ongekende spectrale resolutie heeft tot ongeveer 1 meter per seconde of zo. En ik denk dat Geoff Marcy en de groep van Paul Butler daar ook vrij dicht achter staan.
De interessante vraag is echter: wat zijn deze dingen? Zijn het ijsreuzen die verschillende AU's hebben gevormd en erin zijn gemigreerd, of zijn ze iets anders? Helaas weten we niet precies wat hun massa is. Wat nog belangrijker is, we weten niet echt wat hun dichtheid is. Dus het zouden rotsen van 15 aardmassa kunnen zijn, of het zouden ijsreuzen van 15 aarde kunnen zijn.
Wat we echt moeten doen, is mensen laten uitgaan en nog eens zeven of zo ontdekken. We hebben er tot nu toe drie. Als we er in totaal 10 hadden, dan hebben we er genoeg van dat er tenminste 1 de ster zou passeren en dan kunnen we een idee krijgen van wat de dichtheid is.
Ik denk echter dat de kans groot is dat dit eigenlijk een nieuwe klasse van planeet is: superaarde. De reden dat ik zou willen beweren is dat, althans in 2 van de systemen waar ze zijn gevonden, deze "hete Neptunussen" worden vergezeld door een grotere Jupiter-massa planeet met een baan om een langere periode.
Als de planeten met een lagere massa ijsreuzen zijn die ver van hun sterren zijn gevormd, zou je je niet voorstellen dat ze, tenzij je een zeer gekunsteld scenario hebt, naar binnen zouden migreren, voorbij de grotere jongens. Deze systemen lijken meer op ons eigen zonnestelsel, waar je de massa-makkers in de gasreuzen hebt.
De planeten in een systeem als ons systeem hebben vermoedelijk niet veel migratie ondergaan. Dus ik zou beweren dat deze jongens misschien objecten zijn die zich in de gasreuzen hebben gevormd en slechts een klein beetje zijn gemigreerd, en uiteindelijk zijn terechtgekomen waar we ze kunnen detecteren met de korte-periode spectroscopie-onderzoeken.
Ter ondersteuning van dit idee is er wat theoretisch werk van Carnegie's George Wetherill van bijna 10 jaar geleden, waar hij wat berekeningen had gemaakt van het accumulatieproces van rotsachtige planeten. Hij ontdekte vaak dat er een behoorlijke spreiding was in de massa van wat je eruit haalde, omdat accumulatie een zeer stochastisch proces is. Voor de typische parameters die hij gebruikte, zou hij na ongeveer 100 miljoen jaar niet alleen objecten van 1 aardmassa krijgen, maar ook objecten van maximaal 3 aardmassa's.
Welnu, destijds nam hij voor zijn berekeningen een vrij lage oppervlaktedichtheid aan op 1 AU, waar deze planeten zich vormden. Gezien wat we nu weten, als je een Jupiter bij 5 AU wilt kunnen maken met behulp van het model van kernacretie van planetaire vorming, moet je de dichtheid in de protoplanetaire schijf met een factor 7 of zo verhogen over wat Wetherill uitgegaan van.
Dat schaalt rechtstreeks met de massa van de planeten die je daardoor zou verwachten te vinden. Dus als je deze berekeningen opnieuw zou uitvoeren, uitgaande van deze hogere initiële dichtheid, zou de bovengrens van de massa van de binnenplaneten gaan van 3 aardmassa's, wat Wetherill kreeg, tot 21 aardmassa's. Dat ligt in het bereik van wat we schatten voor deze nieuw ontdekte hete Neptunus-massa-objecten.
Dus misschien zien we echt een nieuwe klasse van objecten, superaarde, in plaats van ijsreuzen.
Oorspronkelijke bron: NASA Astrobiology
