Systeem met zes planeten is perfect afgestemd – Physics World

Er is een zeldzaam systeem van zes exoplaneten gevonden, allemaal kleiner dan Neptunus maar groter dan de aarde, met banen die allemaal met elkaar resoneren. Het systeem werd ontdekt door astronomen onder leiding van Raphael Luke van de Universiteit van Chicago, die suggereren dat de planeten sinds hun vorming een miljard jaar geleden ongestoord in deze configuratie zijn gebleven.

De planetaire schatkamer biedt ook een van de beste mogelijkheden om ‘mini-Neptunussen’ te karakteriseren, een mysterieuze klasse van planeten die afwezig zijn in het zonnestelsel.

De planeten draaien rond een oranje ster genaamd HD 110067, die ongeveer 100 lichtjaar verwijderd is. De binnenste twee planeten, genaamd b en c, werden ontdekt door NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite Transit (TESS)-missie. Luque en collega's merkten toen dat de banen van de planeten b en c in resonantie waren. Dit komt omdat hun omloopperioden van 9.114 dagen en 13.673 dagen een verhouding hebben van 2:3. Er zat ook nog iets anders in de gegevens: malafide transits die niet konden worden toegeschreven aan planeet b of c.

Gezien de resonante banen van b en c lag het voor de hand dat als er andere transiterende planeten in het HD 110067-systeem zouden zijn, deze orbitale resonanties zouden kunnen delen. Door de malafide transitgebeurtenissen als uitgangspunt te gebruiken, en te veronderstellen dat een derde planeet genaamd d ook een orbitale verhouding van 2:3 zou kunnen hebben met planeet c, kon het team voorspellen wanneer planeet d de volgende zou kunnen passeren. Ze volgden dit op met die van de European Space Agency CHEOPS telescoop en ontdekte de planeet zoals voorspeld.

Op basis van de omlooptijd van planeet d, die 20.519 dagen bedraagt, kon het team van Luque vervolgens een vierde planeet voorspellen, genaamd e, met een baan van 30.793 dagen die in 2:3 resonantie is met planeet d, en die overeenkwam met een van de niet-toegewezen planeten. transits gezien door TESS.

Laplace-hoeken

Er waren nog steeds verschillende onverklaarde transits in de TESS-gegevens. Om erachter te komen tot welke planeten deze transits behoorden, maakte het team van Luque gebruik van de complexe regels van resonante banen zoals vastgelegd door de achttiende-eeuwse wiskundige Pierre-Simon Laplace, die de resonante banen van enkele manen van Jupiter bestudeerde.

Net als de manen van Jupiter moeten de planeten van HD 110067 “altijd binnen bepaalde hoeken van elkaar staan, zodat de verstoringen die ze op elkaar uitoefenen niet groter kunnen worden”, zegt teamlid Andrew Collier Cameron van de Universiteit van St. Andrews, die zich concentreerde op het meten van de massa's van de planeten met de radiale snelheidstechniek.

De hoeken waarnaar Cameron verwijst, worden Laplace-hoeken genoemd en bieden stabiele configuraties van banen. Elke afwijking hiervan zou ertoe leiden dat de zwaartekrachtverstoringen in de loop van de tijd toenemen. Het resultaat zou zijn dat de planeten uit resonantie worden geslingerd en mogelijk in banen worden gestuurd die elkaar kruisen, waar ze zouden kunnen botsen.

Door te schatten wat de Laplace-hoeken zouden moeten zijn, kon het team van Luque voorspellen dat de planeten f en g een omlooptijd van respectievelijk 41.0575 en 54.7433 dagen zouden hebben. Deze kwamen overeen met de twee resterende onverklaarde transits in de Kepler-gegevens. De planetenparen e en f, en f en g hebben elk een orbitale resonantie van 3:4.

Het is mogelijk dat er nog meer planeten rond HD 110067 draaien in bredere banen binnen de bewoonbare zone van de ster. Als er echter meer planeten zijn, hebben noch TESS noch CHEOPS een transit geregistreerd. Dit betekent dat een poging om een ​​zevende of achtste planeet te vinden een “blinde zoektocht” zou zijn, zegt Luque. “Maar als we geluk hadden en een extra planeet zouden vinden, dan zou die zeker heel interessant zijn vanwege de potentiële mogelijkheden voor bewoonbaarheid.”

Er is echter geen vooruitzicht dat er binnenkort nog meer planeten zullen worden gezocht. Als er bijvoorbeeld een planeet in een baan van 75 dagen zou zijn, zou CHEOPS minstens die tijd HD 110067 moeten observeren om één transit waar te nemen. Het observeren van de tijd is echter erg kostbaar, legt Luque uit; “Wij geven er de voorkeur aan om observatiemiddelen te investeren in het verfijnen van de parameters van de bekende planeten in het systeem.”

Karakterisering van de planeten

Verder werk aan het systeem zal in plaats daarvan het verfijnen van de parameters van de bekende planeten inhouden – wat afhankelijk is van het meten van hun massa. De straal van elke planeet wordt bepaald aan de hand van de hoeveelheid sterlicht die ze blokkeren wanneer ze voor de ster langs passeren – ze variëren in grootte van 1.9 tot 2.85 aardstralen. Massa's worden bepaald door radiale snelheidsmetingen, waarbij wordt gekeken naar hoe de planeten de ster doen wiebelen. Zodra zowel hun straal als hun massa bekend zijn, kunnen de dichtheden van de planeten worden berekend. Of de planeten een dikke atmosfeer hebben, kan worden bepaald door de James Webb-ruimtetelescoop.

Tot nu toe zijn er slechts massa's verkregen voor drie van de planeten, met name de planeten b (5.69 aardmassa's), d (8.52 aardmassa's) en f (5.04 aardmassa's). Dit gebeurde met behulp van de HARPEN-Noord instrument op de Galileo nationale telescoop op de Canarische Eilanden en de CARMENES-spectrograaf op de 3.5 meter Calar Alto-observatorium in Spanje.

“De overige drie planeten vliegen nog steeds iets onder onze detectiemogelijkheden”, zegt Cameron. In het bijzonder kan steractiviteit de radiale snelheidssignalen van de planeten maskeren. “Dus het volgende wat we moeten doen is dieper gaan met de radiale snelheden, zodat we de massa’s van de planeten kunnen bepalen.”

Paren van schurkenplaneten gevonden in de Orionnevel

Transit-timingmetingen bieden een andere manier om de planetaire massa's te meten. Terwijl de planeten rond hun ster draaien, kan hun zwaartekracht elkaar terugtrekken of versnellen, wat resulteert in kleine discrepanties in wanneer de planeten in hun overgang worden gezien. De grootte van het verschil wordt bepaald door de zwaartekracht, en dus door hun massa.

Hoe deze planeten er ook uitzien, alleen al hun bestaan ​​in resonante banen is opmerkelijk. Theorie suggereert dat de planeten in deze resonanties zijn gevormd. Normaal gesproken worden deze resonanties vervolgens vernietigd door zwaartekrachtverstoringen van passerende sterren of plunderende reuzenplaneten, maar rond HD 110067 lijkt dit niet te zijn gebeurd.

‘Gegeven een dynamisch stabiele omgeving zou dit idealistische soort planetenstelsel zich kunnen vormen, en nog opmerkelijker is dat het zelfs heel lang kan overleven’, zegt Cameron.

Als zodanig kan HD 110067 een venster in de tijd bieden, waarbij de configuratie behouden blijft die de planeten onmiddellijk na hun vorming hadden.

De bevindingen zijn beschreven in NATUUR.

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
• Bron: https://physicsworld.com/a/six-planet-system-is-perfectly-tuned/