Twee decennia geleden vonden astronomen de eerste planeet in een baan rond een ster zoals onze zon, een gigantische wereld die op ongeveer 50 lichtjaar afstand ligt. Die ontdekking opende een sluisdeur en wetenschappers hebben tegenwoordig meer dan 1800 extrasolaire planeten - of exoplaneten - gevonden in verschillende vormen, maten en composities. De grote vragen zijn nu hoe gewone planeten zoals de onze in onze Melkweg kunnen zijn, en hoeveel werelden zoals de aarde de juiste dingen hebben om het leven te organiseren.
gerelateerde inhoud
- In een zeldzame combinatie is een venusachtige planeet gevonden rond een 'mislukte ster'
- Dit is hoe astronomen eigenlijk planeten in andere zonnestelsels vinden
- Er zijn waarschijnlijk veel meer aardachtige exoplaneten dan we ons hadden voorgesteld
Het uitzoeken van de beste plekken om te kijken omvat vaak het zoeken naar exoplaneten die dezelfde rotsachtige samenstelling lijken te hebben als de aarde en die net ver genoeg weg van hun sterren draaien om vloeibaar water op hun oppervlakken te hebben. Nu hebben twee teams in het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) de jacht verfijnd door de grootte en massa te berekenen van werelden die waarschijnlijk het meest vriendelijk zijn voor het leven.
Astronomen kondigden dat theoretische werk aan en kondigden deze week ook aan dat 12 werelden ontdekt door NASA's Kepler-ruimtetelescoop hoogstwaarschijnlijk kleine planeten zijn verwant aan de aarde die rond de bewoonbare zone cirkelen, het gebied rond een ster die precies goed is voor water, en misschien leven. Het werk verdubbelt het aantal bekende werelden ter grootte van een aarde die bewoonbaar kunnen zijn.
"We hebben nog geen exacte aardse tweeling, maar we beginnen de populatie planeten in de buurt in te vullen", zegt Kepler-wetenschapper Douglas Caldwell van het SETI-instituut. Caldwell presenteerde de analyse van het team van de 12 planeten vandaag op de 225e bijeenkomst van de American Astronomical Society in Seattle.
Technisch gezien zijn slechts 11 van de dozijn werelden geverifieerd met hetzelfde niveau van vertrouwen als andere bevestigde Kepler-planeten. De 12e wereld wordt nog steeds beschouwd als een kandidaat-planeet, hoewel Caldwell zegt dat het vertrouwen van het team dat het echt is nog steeds erg hoog is. Van de 11 bevestigde planeten zijn de twee kleinste vooral interessant in de jacht op de tweeling van de aarde. Kepler-438b is slechts 1, 12 keer zo groot als de aarde, terwijl Kepler-442b 1, 33 keer zo groot is als de aarde.
Dat betekent dat beide planeten hoogstwaarschijnlijk rotsachtige werelden zijn met dezelfde chemische samenstelling als de aarde, volgens een afzonderlijk onderzoek onder leiding van de Courtney Dressing van het CfA. In ons zonnestelsel zijn planeten klein en rotsachtig, zoals de aarde en Mars, of groot en gasachtig, zoals Jupiter en Neptunus. Tot verbazing van astronomen zijn veel van de tot nu toe gevonden exoplaneten vreemde objecten die tussen de grootte van de aarde en Neptunus vallen. We kunnen deze exoplaneten nog niet direct zien - astronomen hebben ze gevonden door te kijken naar de lichte duik in sterrenlicht terwijl de ronddraaiende planeten voor hun gaststerren passeren of doorkruisen. Zonder een meer gedetailleerd beeld, weten wetenschappers niet zeker welke "superaarde" echt rotsachtig zijn en die meer op ijzige mini-Neptunes lijken.
"Een deel van het probleem met het uitzoeken of super-aarde rotsachtig of gasvormig is, is dat we geen voorbeelden hebben in het eigen zonnestelsel", zegt Caldwell. Om een antwoord te vinden, moeten astronomen zowel de grootte als de massa van een planeet krijgen en de dichtheid ervan berekenen, wat een idee geeft van de samenstelling. Dus Dressing en haar team wendden zich tot een telescoop op de Canarische eilanden die is uitgerust met een instrument om planeetmassa's met hoge nauwkeurigheid te meten. Ze gebruikten het om verschillende bekende planeten te bestuderen en de relatie tussen grootte en massa in kaart te brengen.
Ze ontdekten dat kleinere werelden minder dan 1, 6 keer de grootte van de aarde de neiging hebben om de juiste massa te hebben voor de planeet om rotsachtig te zijn. Bovendien hadden de meeste kleine exoplaneten die ze onderzochten de juiste dichtheid om ongeveer dezelfde ingrediënten te hebben als de aarde: een mix van silicium, ijzer, zuurstof, magnesium met sporen van andere metalen. Grotere werelden zijn meestal veel minder dicht, wat betekent dat ze voornamelijk waterstof of andere gassen moeten zijn.
"Ons zonnestelsel is niet zo uniek als we misschien dachten", zegt Dressing in een verklaring. "Het lijkt erop dat rotsachtige exoplaneten dezelfde basisingrediënten gebruiken."
Een andere belangrijke factor is dat het leven zoals we dat kennen afhankelijk lijkt te zijn van grote hoeveelheden vloeibaar water. Op aarde beslaat water ongeveer 70 procent van het oppervlak van de planeet. Maar recent werk toont aan dat het zich ook door het binnenland van de planeet verplaatst, omdat het ondergronds wordt aangedreven door platentektoniek, gevangen in mineralen en weer wordt uitgespuwd door vulkanen. Onderzoekers denken nu dat dit waterige recyclingproces cruciaal is om oceanen stabiel te houden op planetaire oppervlakken.
Laura Schaefer en Dimitar Sasselov op het CfA gebruikten computermodellen om te zien hoe goed exoplaneten tot 1, 5 keer de grootte van de aarde platentektoniek kunnen bewerkstelligen en onderhouden. Ze varieerden de massa van hun mogelijke werelden en gingen tot vijf keer zo groot als de aarde. De resultaten suggereren dat superaarde tussen twee en vier keer de massa van de aarde het beste zou zijn in het bouwen van stabiele oceanen. De zeeën op deze werelden zouden minstens 10 miljard jaar meegaan, zeggen ze.
Maar hun model toonde ook aan dat meer massieve werelden dikkere korsten hebben, wat het begin van vulkanische activiteit en dus oceaanvorming aan het oppervlak vertraagt. Ze berekenen dat het ongeveer een miljard jaar duurt voordat zo'n enorme planeet zich vormt voor een oceaan om zich te ontwikkelen. Ervan uitgaande dat de evolutie hetzelfde tempo volgt als op aarde, is onze beste gok voor het vinden van een planeet met leven misschien een superaarde die minstens 5, 5 miljard jaar oud is, zegt het team.
De nieuwe planeten ter grootte van de aarde gevonden door Kepler cirkelen sterren die relatief jong zijn. En voor nu zijn wetenschappers niet zeker van de massa van deze planeten. Maar simpelweg het hebben van meer planeten in de catalogus die op zijn minst neven op aarde zijn, helpt astronomen de vraag te beantwoorden hoe gewoon mogelijk bewoonbare werelden in onze melkweg zijn.
"Iedereen wil de eerste zijn die de tweeling van de Aarde vindt en aankondigt, maar wetenschappelijk is dat niet het belangrijkste dat uit Kepler komt", zegt Caldwell. "Met super-Earths zien we een klasse van planeet die we nog niet kenden, dus als we zien hoe ze zijn gevormd en hoe verschillend ze zijn van de aarde, kunnen we onze modellen verbeteren van hoe alle planeten worden gevormd. Aarde, en wanneer in het formatieproces kwam het hier? Door vergelijkbare planeten in systemen op andere leeftijden te vinden, hopen we een beter idee te krijgen over die vraag. "
Noot van de redactie: dit verhaal is bijgewerkt om de datum voor de eerste exoplaneet rond een zonachtige ster te corrigeren; die ontdekking werd twee decennia geleden gedaan, in 1995.
