Een studie onder leiding van onderzoekers van de Universiteit van Luik, die gebruik maken van waarnemingen van NASA's TESS-telescoop, presenteert de ontdekking van een systeem van twee planeten die iets groter zijn dan de aarde en synchroon rond een koude ster draaien. Het systeem, dat de naam TOI-2096 heeft gekregen, bevindt zich op 150 lichtjaar van de aarde. Deze ontdekking werd ook gepubliceerd in het bekende tijdschrift Astronomy & Astrophysics.
De ontdekking is het resultaat van een nauwe samenwerking tussen Europese en Amerikaanse universiteiten en werd mogelijk gemaakt door de Amerikaanse ruimtemissie TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), die tot doel heeft planeten te vinden die rond nabijgelegen heldere sterren draaien. "TESS voert een all-sky onderzoek uit volgens de transitmethode, dat wil zeggen dat de sterhelderheid van duizenden sterren wordt gevolgd op zoek naar een lichte verduistering, die zou kunnen worden veroorzaakt door een planeet die tussen de ster en de waarnemer doorgaat. Maar ondanks zijn vermogen om nieuwe werelden op te sporen, heeft de TESS-missie ondersteuning nodig van telescopen op de grond om het planetaire karakter van de gedetecteerde signalen te bevestigen," verklaart Francisco J. Pozuelos, astrofysicus, eerste auteur van de studie, voormalig lid van het ExoTIC-laboratorium (Astrobiology Research Unit/Faculty of Science, ULiège), en nu lid van de Spaanse Nationale Onderzoeksraad (IAA-CSIC).
De planeten TOI-2096 b en TOI-2096 c zijn waargenomen met een internationaal netwerk van grondtelescopen, waardoor ze konden worden bevestigd en gekarakteriseerd. De meeste transits werden verkregen met telescopen van de TRAPPIST- en SPECULOOS-projecten onder leiding van de Universiteit van Luik. "Na een grondige analyse van de gegevens hebben we vastgesteld dat de twee planeten in resonante banen zitten: voor elke omloop van de buitenste planeet draait de binnenste planeet twee keer om de ster", zegt Mathilde Timmermans, doctoraatsstudente aan het ExoTIC-lab van de ULiege en tweede auteur van het wetenschappelijke artikel. Hun perioden zijn dus bijna een veelvoud van elkaar, met ongeveer 3,12 dagen voor planeet b en ongeveer 6,38 dagen voor planeet c. Dit is een zeer bijzondere configuratie, die een sterke zwaartekrachtinteractie tussen de planeten veroorzaakt. Deze interactie vertraagt of versnelt de passage van de planeten voor hun ster en zou kunnen leiden tot het meten van de planeetmassa's met behulp van grotere telescopen in de nabije toekomst."
De onderzoekers achter de ontdekking schatten de straal van planeet b - die het dichtst bij zijn ster staat - op 1,2 keer die van de aarde, vandaar de naam 'superaarde'. Zijn eigenschappen zouden vergelijkbaar kunnen zijn met die van de aarde: een planeet met een grotendeels rotsachtige samenstelling, mogelijk omgeven door een dunne atmosfeer. Evenzo is de straal van planeet c 1,9 maal die van de aarde en 55% van die van Neptunus, wat de planeet in de categorie "mini-Neptunes" zou kunnen plaatsen, planeten die bestaan uit een rotsachtige en ijzige kern omgeven door een uitgebreide waterstof- of waterrijke atmosfeer, zoals Uranus en Neptunus in ons zonnestelsel. Deze afmetingen zijn zeer interessant omdat het aantal planeten met een straal tussen 1,5 en 2,5 aardstralen kleiner is dan wat theoretische modellen voorspellen, waardoor deze planeten een zeldzaamheid zijn. Deze planeten zijn van cruciaal belang gezien hun grootte," merkt Mathilde Timmermans op, "de vorming van superaardes en mini-Neptunes blijft vandaag een mysterie. Verschillende vormingsmodellen proberen ze te verklaren, maar geen enkele past perfect bij de waarnemingen. TOI-2096 is het enige systeem dat tot nu toe is gevonden met een super-Aarde en een mini-Neptunus precies op de afmetingen waar de modellen elkaar tegenspreken. Met andere woorden, TOI-2096 kan het systeem zijn dat we zochten om te begrijpen hoe deze planetenstelsels zijn ontstaan."
"Bovendien behoren deze planeten tot de beste in hun categorie om hun mogelijke atmosferen te bestuderen," legt Francisco J. Pozuelos uit. Dankzij de relatieve grootte van de planeten ten opzichte van de gastheerster en de helderheid van de ster is dit systeem een van de beste kandidaten voor een gedetailleerde studie van hun atmosfeer met de JWST-ruimtetelescoop. Wij hopen dit snel te kunnen doen door coördinatie met andere universiteiten en onderzoekscentra. Deze studies zullen de aanwezigheid van een atmosfeer, uitgebreid of niet, rond planeten b en c helpen bevestigen en ons zo aanwijzingen geven over hun ontstaansmechanisme."
Bron: Universiteit van Luik
