Door de posities en bewegingen van sterren in onze Melkweg nauwkeurig te volgen, zorgt Gaia voor een revolutie op vele deelgebieden van de astrofysica. Gaia zal met zijn precisie naar verwachting duizenden exoplaneten rondom nabije sterren detecteren. Deze methode om planeten te ontdekken heet de astrometrische techniek en is gebaseerd op het detecteren van minuscule veranderingen in de positie van een ster aan de hemel als deze wordt aangetrokken door de zwaartekracht van een planeet.

Astrometric Objects of Interest

In de meest recente Gaia-datarelease werd een lijst gepubliceerd met 'Gaia AStrometric Objects of Interest (Gaia-ASOIs)'. De sterren op deze lijst bewegen alsof eraan wordt getrokken door een planeet. De beweging van deze sterren wordt echter niet noodzakelijkerwijs veroorzaakt door een planeet.

Guðmundur Stefánsson, assistent-professor aan de Universiteit van Amsterdam en hoofdauteur van het artikel: “In plaats daarvan zou de 'ster' een aantal sterren kunnen zijn die te dicht bij elkaar staan om door Gaia als afzonderlijke objecten te worden herkend.”

Vervolgwaarnemingen

De kleine positieverschuivingen die het gevolg lijken te zijn van de aantrekkingskracht van een planeet, zijn misschien het gevolg van grotere positieverschuivingen die elkaar opheffen. Stefansson: “Om deze dubbelsterren te verwijderen en de echte planeten eruit te vissen, is het nodig om spectroscopische vervolgwaarnemingen te doen met telescopen op aarde.”

Coauteur Onė Mikulskytė, masterstudent aan de Universiteit van Amsterdam, voegt daaraan toe: “Ons team heeft zich tot doel gesteld om voor zoveel mogelijk kandidaat-exoplaneetsystemen van Gaia dergelijke vervolgwaarnemingen uit te voeren.” Hiervoor zijn drie verschillende spectrografen gebruikt: de Habitable-zone Planet Finder (HPF) op de 10 meter Hobby Eberly Telescope op het McDonald Observatory in Texas, VS, de NEID-spectrograaf op de WIYN 3,5 meter Telescope op Kitt Peak Observatory in Arizona, VS, en de FIES-spectrograaf op de 2,6 meter Nordic Optical Telescope op het Canarische Eiland La Palma. “We zijn erg enthousiast dat we de eerste planeet hebben bevestigd”, aldus Mikulskytė. “Bovendien is het een van de zwaarste planeten rond een ster met een lage massa. Het is bekend dat dergelijke objecten zeldzaam zijn rond sterren met een lage massa”.

Bruine dwerg

Het team kondigde niet alleen de bevestiging aan van planeet Gaia-4b, maar ook van een bruine dwerg, Gaia-5b. De planeet heeft een omlooptijd van 570 dagen en een massa van 12 keer die van Jupiter en draait om een ster die 64% van de massa van de zon heeft. De bruine dwerg (een object met een massa tussen die van planeten en sterren in) is een object met 21 Jupitermassa’s in een excentrische baan van 358 dagen rond een ster met 34% van de massa van de zon.

Samen kunnen de astrometrische en spectroscopische techniek de baanparameters van een planeet volledig karakteriseren. Dit geeft niet alleen een schat aan informatie over de manier waarop deze planeten zijn gevormd en geëvolueerd, maar stelt astronomen ook in staat om de banen duidelijk te visualiseren zoals ze aan de hemel te zien zijn.

Topje van de ijsberg

Naast de detectie van Gaia-4b en Gaia-5b geven de onderzoekers ook een eerste inzicht in de kans op een vals-positief resultaat binnen de astrometrische exoplanetencatalogus van Gaia. In deze steekproef ligt die tussen de 30 en 80 procent. Dit benadrukt het belang van waarnemingen vanaf de grond om exoplaneetkandidaten uit Gaia te bevestigen.

Stefánsson besluit: “Deze objecten vormen het topje van een ijsberg van planeten die nu nog voor ons verborgen zijn, maar die de Gaia-data de komende vijf jaar zullen onthullen. We gaan door met ons onderzoek en hebben een paar andere kandidaten op het oog die exoplaneten lijken te zijn, maar we hebben meer gegevens nodig om dit te bevestigen.”

Publicatie

https://doi.org/10.3847/1538-3881/ada9e1