De eerste bevestigde ontdekking van een planeet buiten ons zonnestelsel (ook bekend als een extrasolaire planeet) was een baanbrekende gebeurtenis. En hoewel de eerste ontdekkingen werden gedaan met behulp van alleen op de grond gebaseerde observatoria, en daarom maar weinigen waren, is de studie van exoplaneten aanzienlijk gegroeid met de inzet van ruimtetelescopen zoals de Kepler ruimtetelescoop.
Per 1 februari 2018, 3.728 planeten zijn bevestigd in 2794 systemen, met 622 systemen met meer dan één planeet. Maar nu, dankzij een nieuwe studie door een team van astrofysici van de Universiteit van Oklahoma, zijn de eerste planeten buiten ons sterrenstelsel ontdekt! Met behulp van een techniek die voorspeld werd door Einsteins Theory of General Relativity, vond dit team bewijs van planeten in een sterrenstelsel op ongeveer 3,8 miljard lichtjaar afstand.
Het onderzoek met details over hun ontdekking, getiteld "Planeten onderzoeken in extragalactische sterrenstelsels met behulp van quasar-microlensing", verscheen onlangs in The Astrophysical Journal Letters. De studie werd uitgevoerd door Xinyu Dai en Eduardo Guerras, een postdoctoraal onderzoeker en professor van de Homer L. Dodge-afdeling Fysica en Astronomie aan de Universiteit van Oklahoma, respectievelijk.
Omwille van hun studie gebruikte het paar de Gravitational Microlensing-techniek, die vertrouwt op de zwaartekracht van verre objecten om licht afkomstig van een ster te buigen en te focussen. Als een planeet voorbij de ster gaat ten opzichte van de waarnemer (d.w.z. een doorgang maakt), zakt het licht meetbaar, wat vervolgens kan worden gebruikt om de aanwezigheid van een planeet te bepalen.
In dit opzicht is Gravitational Microlensing een verkleinde versie van Gravitational Lensing, waarbij een tussenliggend object (zoals een melkwegcluster) wordt gebruikt om licht te focussen dat afkomstig is van een melkwegstelsel of een ander groot object daarbuiten. Het bevat ook een sleutelelement van de zeer effectieve Transit-methode, waarbij sterren worden gecontroleerd op dalingen in helderheid om de aanwezigheid van een exoplaneet aan te geven.
Naast deze methode, die de enige is die in staat is om buiten-zonnepanelen op werkelijk grote afstanden te detecteren (in de orde van miljarden lichtjaren), gebruikte het team ook gegevens van NASA's Chandra X-ray Observatory om een verre quasar te bestuderen die bekend staat als RX J1131–1231. Het team vertrouwde in het bijzonder op de microlensingseigenschappen van het superzware zwarte gat (SMBH) in het midden van RX J1131–1231.
Ze vertrouwden ook op het OU Supercomputing Center for Education and Research om de microlensingmodellen te berekenen die ze gebruikten. Hieruit observeerden ze verschuivingen in de lijnenergie die alleen konden worden verklaard door de aanwezigheid van ongeveer 2000 niet-gebonden planeten tussen de sterren van de quasar - die varieerden van zo massief als de maan tot Jupiter - per ster in de hoofdreeks.
Zoals Xinyu Dai uitlegde in een recent persbericht van de University of Oklahoma:
'We zijn erg enthousiast over deze ontdekking. Dit is de eerste keer dat iemand planeten buiten ons sterrenstelsel heeft ontdekt. Deze kleine planeten zijn de beste kandidaat voor de signatuur die we in deze studie hebben waargenomen met behulp van de microlensingstechniek. We analyseerden de hoge frequentie van de handtekening door de gegevens te modelleren om de massa te bepalen. ”
Terwijl in de Melkweg 53 planeten zijn ontdekt met behulp van de microlensingstechniek, is dit de eerste keer dat planeten in andere sterrenstelsels worden waargenomen. Net als de eerste bevestigde ontdekking van een buitenzonne-planeet, waren wetenschappers vóór deze studie niet eens zeker dat bepaalde planeten in andere sterrenstelsels bestonden. Deze ontdekking heeft daarom de studie van planeten buiten ons zonnestelsel naar een heel nieuw niveau gebracht!
En zoals Eduardo Guerras aangaf, was de ontdekking mogelijk dankzij verbeteringen in zowel modellering als instrumentatie in de afgelopen jaren:
“Dit is een voorbeeld van hoe krachtig de analysetechnieken van extragalactische microlensing kunnen zijn. Dit sterrenstelsel bevindt zich op 3,8 miljard lichtjaar afstand en er is geen enkele kans om deze planeten rechtstreeks te observeren, zelfs niet met de beste telescoop die je je kunt voorstellen in een sciencefiction-scenario. We kunnen ze echter bestuderen, hun aanwezigheid onthullen en zelfs een idee hebben van hun massa. Dit is erg coole wetenschap. '
De komende jaren zullen er meer geavanceerde observatoria beschikbaar komen, die nog meer ontdekkingen mogelijk zullen maken. Deze omvatten ruimtegebaseerde instrumenten zoals de James Webb Space Telescope (die naar verwachting in het voorjaar van 2019 wordt gelanceerd) en op de grond gebaseerde observatoria zoals de ESO's OverWhelmingly Large (OWL) -telescoop, de Very Large Telescope (VLT), de Extremely Large Telescope (ELT) en de Colossus-telescoop.
Op dit moment is de kans groot dat sommige van deze ontdekkingen in naburige sterrenstelsels zullen plaatsvinden. Misschien kunnen we dan beginnen te bepalen hoe gewoon planeten in ons universum zijn. Momenteel wordt geschat dat alleen al in de Melkweg wel 100 miljard planeten zouden kunnen zijn! Maar met naar schatting 1 tot 2 biljoen sterrenstelsels in het heelal ... wel, jij doet de wiskunde!
