Icon up Overzicht

Exoplaneten: zien is geloven

Onderwerp: Sterrenkunde

Voor het eerst zijn er planeten buiten ons zonnestelsel gefotografeerd. Een team van internationale onderzoekers slaagt er na acht jaar in de planeten vast te leggen. Waarom deze foto zo belangrijk is? 'De foto is een cruciale stap in de zoektocht naar een nieuwe Aarde', aldus Bruce Macintosh, onderzoeker en medeauteur van het betreffende artikel. Dit verscheen in november 2008 in het tijdschrift Science.

Een internationaal team van onderzoekers ontdekte drie nieuwe exoplaneten. Exoplaneten zijn planeten die om een andere ster dan onze Zon draaien. In totaal zijn er al meer dan 200 exoplaneten bekend. De ontdekking op zich is dus niet erg bijzonder. Het resultaat van het onderzoek is wél bijzonder, vanwege de manier waarop de planeten zijn ontdekt. Tot nu toe werden exoplaneten nooit zelf waargenomen. Het licht van de ster waar de planeten omheen draaien is namelijk zo sterk, dat we planeten nauwelijks kunnen zien.

Foto van de drie planeten (b,c,d) met in het midden de weggefilterde ster. De foto ziet er raar uit. Dit komt doordat het geen zichtbaar licht laat zien, maar infrarood licht. Infrarood licht heeft een langere golflengte dan zichtbaar licht.

Hoe zijn die andere 200 exoplaneten dan ontdekt? Als een planeet om een ster draait, draait de ster zelf ook een beetje. De zwaartekracht van de planeet trekt namelijk aan de ster. De ster gaat hierdoor in een heel kleine baan draaien. Met een telescoop kunnen we dit draaien zien. De ster beweegt door het draaien soms een beetje naar ons toe en soms van ons af. Hierdoor schijnt de ster soms iets feller en soms iets minder fel. Dit veranderen van de lichtsterkte wijst dus op de aanwezigheid van één of meer planeten.


Hier kun je meer lezen over exoplaneten en hoe ze (indirect) worden ontdekt.

Het team van onderzoekers ontdekte planeten op een veel directere manier. Met grote telescopen op Hawaï maakten ze er foto's van. Het sterke licht van de ster filterden ze weg. Hierdoor werden de planeten zichtbaar. Na meer dan acht jaar werk een grote overwinning voor het team. Het eerste directe bewijs voor het bestaan van exoplaneten!

Gemini Telescoop op Hawaï.

Waarom staan veel telescopen op zonnige, exotische vakantiebestemmingen zoals Hawaï?
Vocht in de atmosfeer verstoort licht dat uit de ruimte komt. Lichtgolven uit de ruimte worden door vocht een beetje afgebogen, waardoor foto’s van sterren wazig worden. De atmosfeer boven Hawaï is echter warm en droog. Deze droge lucht bevat minder vocht en verstoort het licht minder, waardoor de foto’s beter zijn.
Lees meer over telescopen op Hawaï in dit artikel.


De planeten horen alledrie bij ster HR8799. Deze ster bevindt zich ongeveer 130 lichtjaren van de aarde vandaan. Dit is behoorlijk ver weg: de ster het dichtst bij ons zonnestelsel is 4,2 lichtjaar ver. De ontdekte planeten zijn grote gasbollen, net als Jupiter en Saturnus. Volgens Macintosh, één van de onderzoekers van het team, zijn de drie planeten misschien niet de enige die om de ster draaien. 'De afstand van de planeten tot de ster is zo groot dat er nog ruimte is voor aardachtige planeten. Het zonnestelsel lijkt in dat opzicht erg op het onze.'

De eerste foto's van de planeten zijn in oktober 2007 al gemaakt. Waarom de onderzoekers het nu pas publiceren? 'Dit soort dingen moet bevestigd worden. Als je een klein lichtpuntje vlak bij een ster ziet, kan het net zo goed een andere ster op de achtergrond zijn. We moesten de planeten een jaar lang observeren om te kijken of ze echt om de ster heen draaiden,' aldus Macintosh.

Voor de schoonheid van de foto hoeven ze het niet te doen. De planeten zijn slechts kleine puntjes op de foto. Toch is deze foto erg waardevol. Niet alleen is zij het bewijs dat exoplaneten echt bestaan, maar ook kunnen onderzoekers hiermee veel meer over exoplaneten te weten komen. Carsten Dominik is enthousiast over de foto. Hij is speciaal professor exoplaneten aan de Radboud Universiteit in Nijmegen. 'Zien is geloven! Daarnaast kun je van planeten die je ziet spectra nemen en ze daardoor veel beter analyseren.' Spectra van exoplaneten laten zien welke stoffen er in de atmosfeer zitten.

'Met infrarood-instrumenten kunnen we meten waar de atmosfeer uit bestaat, wat de temperatuur van de planeet is en hoe zij is gevormd,' legt Macintosh uit. ‘Als we weten hoe de planeten zijn gevormd, kunnen we bepalen of er ook aardachtige planeten in het zonnestelsel zijn.' Het ontstaan van planeten is nog altijd niet helemaal begrepen.

Nieuwe aarde

We weten pas zeker of er aardachtige exoplaneten zijn, als we ze kunnen zien. Dit is nog niet gelukt, omdat deze gemiddeld tien keer zo klein zijn als gasbollen. 'Ik verwacht dat we binnen twintig jaar aardachtige planeten vinden,' zegt Macintosh. 'Op een dag zullen we een foto hebben van een aardachtig puntje in plaats van een gasbol puntje.'

Als onderzoekers een aardachtige planeet vinden, is de kans op het vinden van buitenaards leven groter. 'Ik geloof dat we een goede kans maken bacterieel leven te vinden. Complex leven, dat weet ik niet,' aldus Dominik.

Of we ooit zelf naar een aardachtige exoplaneet verhuizen, is volgens Dominik nog maar de vraag. 'Misschien is er geen bewoonbare planeet in de buurt.' Ook al vinden we een aardachtige exoplaneet in de buurt, dan nog zijn er veel eisen waar die aan moet voldoen. De temperatuur, massa en atmosfeer bijvoorbeeld. Die moeten lijken op die van de aarde. Alleen al in ons eigen zonnestelsel verschillen deze eigenschappen enorm. Mercurius bijvoorbeeld heeft helemaal geen atmosfeer. Het vinden van een nieuwe aarde is dus geen gemakkelijke taak.

Concurrentie

De wetenschappers willen meer. Nu ze eenmaal geproefd hebben van foto's van exoplaneten, willen ze de kwaliteit ervan verbeteren. De onderzoeksgroep van Macintosh ontwikkelt nieuwe apparatuur voor betere foto's. 'We werken aan een veel sterker apparaat, dat 10 tot 100 keer gevoeliger is dan het apparaat dat we nu gebruiken. Dit apparaat, de Gemini Planet Imager, zal in 2011 op Hawaï worden geïnstalleerd.'

Naast de groep van Macintosh zijn er andere groepen bezig met het zoeken en fotograferen van exoplaneten. Eén hiervan is een Europese groep die een vergelijkbaar apparaat ontwikkelt: SPHERE. Dit apparaat is rond 2010 klaar en zal dan ook op zoek gaan naar exoplaneten. Helaas zijn de Europese onderzoekers te laat voor de eerste foto. Toch voelen zij zich niet verslagen. 'Eerder bemoedigd, we zijn kennelijk op de goede weg,' zegt onderzoeker Rens Waters van de Universiteit van Amsterdam. Hij werkt mee aan SPHERE. 'Ons nieuwe instrument is speciaal ontworpen voor het fotograferen van exo-planeten. Deze resultaten, met een minder geschikt instrument, stemmen ons dus erg hoopvol dat ons instrument ook zulke planeten zal vinden.'

De foto van de drie planeten is zeker een grote stap in de zoektocht naar nieuwe planeten. Of we ooit een aardachtige planeet zullen vinden? Dat is bijna zeker. Maar of die genoeg lijkt op onze planeet om haar een 'nieuwe Aarde' te noemen, dat is nog maar de vraag.


Exoplaneten zijn planeten die om een andere ster draaien dan onze Zon. Het is een afkorting voor extrasolaire planeten.

Hoe planeten ontstaan is nog onbekend. Wetenschappers denken dat ze ontstaan uit stofdeeltjes in de ruimte die samenklonteren.

Er zijn drie soorten planeten: aardachtige planeten, gasreuzen en ijsreuzen.

Aardachtige planeten hebben een harde korst en zijn van binnen vloeibaar.

Gasreuzen bestaan grotendeels uit gas. Je kunt er dus niet op staan. De kern bestaat uit metaal en ijs. Gasreuzen zijn ongeveer tien keer zo groot als aardachtige planeten.

IJsreuzen lijken erg op gasreuzen. Ze bestaan uit minder gas en meer ijs.

Ons zonnestelsel telt vier aardachtige planeten (Mercurius, Venus, Aarde, Mars), twee gasreuzen (Jupiter, Saturnus) en twee ijsreuzen (Uranus, Neptunus).

Het licht van een ster ontstaat door kernfusie binnen in de ster.

Een lichtjaar is de afstand die licht in één jaar aflegt. Dit is 10 biljoen kilometer, oftewel 70.000 keer de afstand van Aarde tot Zon.