Misschien heeft 1 op de 4 sterren planeten. Afbeelding tegoed: Hubble. Klik om te vergroten.
In het afgelopen decennium zijn er tot nu toe meer dan 130 extrasolaire planeten ontdekt. De meeste hiervan zijn gevonden met behulp van een techniek die kleine veranderingen meet in de radiale snelheid van een ster, de bewegingssnelheid ten opzichte van de aarde. Tijdens een toespraak op een recent symposium over planeten buiten ons zonnestelsel, presenteerde astronoom Alan Boss van de Carnegie Institution of Washington dit overzicht van de moeilijke metingen - en de diepgaande ontdekkingen - die planeetjagers hebben gedaan met behulp van de radiale snelheidstechniek.
In 1991 publiceerden Michel Mayor en Antoine Duquennoy een klassiek overzicht van dubbelsterren in onze zonnewijk. Ze vonden alle binaire metgezellen die ze konden, maar er waren nog ongeveer 200 G-type sterren die geen binaire metgezellen leken te hebben. Vervolgens besloot Michel Mayor, samen met Didier Queloz, om naar deze 200-tal sterren, potentiële zonne-analogen, te kijken om te zien of ze planetaire systemen hadden. De techniek die ze gebruikten was het zoeken naar stellaire wiebels, cyclische veranderingen in de radiale snelheid van de sterren, veroorzaakt door de zwaartekrachtsleep van planeten in een baan.
In het voorjaar van 1994 installeerden ze een nieuwe spectrometer op hun telescoop in het observatorium van de Haute Provence, ELODIE, met een resolutie van ongeveer 13 meter per seconde. Dit was ongeveer het juiste niveau om de snelheidsslag te kunnen zien, de Doppler-beweging, die in de zon werd veroorzaakt door een Jupiter-achtige planeet. Eind 1994 hadden ze een zeer interessante wiebeling opgemerkt in een ster genaamd 51 Peg.
Helaas kwam 51 Peg op dat moment steeds dichter bij de zon en kon niet worden waargenomen, dus moesten ze een sabbatical van zes maanden nemen en terugkomen in de zomer van 1995 en opnieuw naar 51 Peg kijken. Ze hadden een observatierun van 8 nachten in het observatorium van de Haute Provence en tegen het einde van die observatierun waren ze klaar om naar de natuur te gaan en te publiceren.
De curve die ze produceerden, paste in een model van 51 Peg, een ster van het zonnetype, in een baan om een planeet met ongeveer een halve Jupiter-massa, in een mooie, cirkelvormige baan. Het enige probleem was dat het object een omlooptijd had van 4,23 dagen. Het cirkelde rond 0,05 AU, nergens in de buurt waar mensen hadden verwacht Jupiter-massaplaneten te vinden. Dus het was een beetje een puzzel. Maar het was al vroeg duidelijk dat dit een planeet moest zijn, die misschien verder naar buiten was gevormd en naar binnen was gemigreerd. Dat was de enige manier om uit te leggen hoe het op die locatie kon bestaan.
De volgende stap was om te zien of iemand anders het resultaat kon reproduceren. Omdat het cruciale probleem met de planeet rond Barnards ster natuurlijk was dat niemand het kon bevestigen. Er waren in 1995 verschillende andere inspanningen op het gebied van planeetjacht, maar de mensen die als eerste bij de telescoop kwamen, waren Paul Butler en Geoff Marcy. Ze konden de planeet van 51 Peg bevestigen, met een nog kleinere spreiding dan de oorspronkelijke ontdekkingsmetingen.
We realiseerden ons op dit punt dat het veld van de buitenzoolplaneten echt was geboren. In oktober 1995 brak een nieuw tijdperk aan, waarin we overtuigend en solide bewijs hadden van het bestaan van extrasolaire planeten rond normale sterren.
Nu werkten Geoff en Paul al vele jaren op dit gebied. Ze waren eigenlijk serieus begonnen rond 1987 en hadden dus veel gegevens klaar om te analyseren. Ze begonnen onmiddellijk al hun gegevens te verminderen, op zoek naar banen in de korte periode, namen nog wat metingen en tegen januari 1996 konden ze nog een paar planeten aankondigen. Een van hen, 47 UMa b, stelde een planeet aanzienlijk geruststellender dan degene die in een baan om 51 Peg werd ontdekt. Het was ongeveer een object van 2 of 3 Jupiter-massa dat op een afstand van 2 of zo AU cirkelde, meer zoals we verwachtten te vinden op basis van de planeten in ons eigen zonnestelsel. We weten nu dat dit een systeem met meerdere planeten is, maar op dat moment pasten het in een enkele Kepler-baan.
Bijna alle bekende exoplaneten zijn gevonden met behulp van deze radiale snelheidstechniek; op die manier zijn ongeveer 117 planeten ontdekt. Maar er is een andere manier om planeten te vinden, transitdetectie. De eerste transitdetectie werd bereikt door David Charboneau en collega's en afzonderlijk door Greg Henry en collega's in 2000. Dit was een planeet die oorspronkelijk was gevonden door radiale snelheid, maar toen gingen deze andere onderzoekers verder en deden ze zowel op de grond als later Hubble fotometrie van de gastster en vond een werkelijk prachtige lichtkromme, indicatief voor de planeet die voor de ster langsgaat en haar licht een beetje dimt. De eerste detectie door het team van Charbonneau werd gedaan, geloof het of niet, met behulp van een 4-inch telescoop op een parkeerplaats in Boulder, Colorado.
De dip in de lichtamplitude van de ster is ongeveer 1,5 procent, dus het is echt verbazingwekkend dat deze allereerste transitdetectie door een goede amateurtelescoop had kunnen worden gemaakt. Toen HST terugging en de fotometrie met veel hogere precisie opnieuw deed, produceerde het een ongelooflijk mooie lichtkromme, die zo nauwkeurig is dat je hem zou kunnen gebruiken om te proberen manen rond de planeet te zoeken en grenzen te stellen aan hoe groot ze zouden kunnen zijn.
Dus transits komen nu tot hun recht. Ik denk dat ze de tweede belangrijkste manier zijn om planeten te vinden. Door transits zijn nu zes planeten ontdekt.
Oorspronkelijke bron: NASA Astrobiology
