Er worden jaarlijks honderden nieuwe exoplaneten ontdekt. Tot nog toe zijn de ontdekte exoplaneten ongeveer zo groot als Jupiter. Op het moment van schrijven zijn er 5.800 planeten buiten ons zonnestelsel gevonden. Maar wat is een exoplaneet precies en hoe worden deze ontdekt?
Een exoplaneet is een planeet die rond een andere ster dan de Zon draait. Alle acht de planeten die rond de Zon draaien, zijn dus ‘gewone’ planeten. Er zijn verschillende technieken om die exoplaneten te vinden, zoals het direct waarnemen, gebruik maken van de radialen snelheid en door te kijken naar hoe een exoplaneet sterlicht blokkeert als deze voor de ster langs gaat.
Hoe worden exoplaneten gevonden?
Het vinden van exoplaneten is een onderwerp wat een steeds grotere rol speelt binnen de natuurkunde en vooral de sterrenkunde. De vraag: Is er buitenaards leven? speelt een steeds grotere rol. Hoe zou dit leven er uit kunnen zien en op wat voor soort plekken/planeten kan dit leven ontstaan.
Om dit soort vragen te onderzoeken, moeten veel planeten worden ontdekt en onderzocht. Er zijn veel methodes om exoplaneten te ontdekken. Er zijn er echter maar 5 die ook echt worden gebruikt.
Directe waarneming
Via de directe waarneming techniek proberen wetenschappers een exoplaneet om een ster te fotograferen. Bij deze methode kan je de planeet dus ook echt zien. Het nadeel van deze methode is dat het heel lastig is. Een exoplaneet weerkaatst alleen maar het licht van de ster. Dit is altijd veel minder licht dan de ster waar deze omheen draait. Het is alsof je een kaars probeert te zien naast een grote lamp die een heel (voetbal)veld verlicht.
Een ster straalt namelijk al gauw een miljard keer zoveel zichtbaar licht uit als een planeet. In het infrarode spectrum is dit verschil een stuk minder. Alsnog zendt een ster in infrarood licht tienduizend keer zoveel licht uit als de exoplaneet die er omheen draait. Hierdoor is deze techniek niet altijd even succesvol.
Als je via deze techniek een planeet vindt, dan kunnen we er wel een aantal dingen van leren. De direct imaging kan iets vertellen over hoe groot een exoplaneet is en op welke afstand deze van zijn ster staat.
Radiale snelheid
Met deze techniek wordt er gekeken naar de beweging van een ster veroorzaakt door zijn planeet. Een planeet draait om een ster heen omdat de ster zwaartekracht op de planeet uitoefent. Maar andersom geldt hetzelfde principe. Ook een ster komt een klein beetje in beweging door de zwaartekracht van de planeet. Deze hele kleine beweging noemen we de radiale snelheid. Doordat onze meetinstrumenten de snelheid heel nauwkeurig kunnen meten, wordt deze techniek vaak gebruikt.
Met deze beweging en snelheid kan de massa van de exoplaneet worden berekend. Ook de afstand tot de ster en de periode van de exoplaneet rond zijn ster kunnen worden gevonden.
Transit
Het woord transit betekent voorbijgang. Als een planeet voor een ster voorbij gaat, dekt deze een deel van zijn ster af. Met deze techniek kijk je dan ook naar de hoeveelheid licht van een ster wanneer er een exoplaneet voorlangs gaat. Doordat een deel van de ster wordt afgedekt, komt er minder licht terecht bij de telescoop die ernaar kijkt.
Met deze lichtafname kan je berekenen hoe groot een planeet is, of deze een atmosfeer heeft en uit welke stoffen deze atmosfeer zou bestaan. Maar ook de afstand tot en de periode van de exoplaneet om zijn ster kan met deze methode worden achterhaald. Het nadeel van deze techniek is dat het vooral grote exoplaneten ontdekt die dicht om hun sterren draaien. Kleinere planeten die ver weg staan worden zelden gevonden.
Met dik 3,5 duizend ontdekkingen is dit de meest succesvolle techniek als het gaat om het vinden van exoplaneten.
Microlensing
Bij de microlensing techniek, wordt gebruik gemaakt van de zwaartekracht van een zwaar object dat voor een ster langs gaat. Net als materie wordt ook licht door een zwaar object aangetrokken. Als een planeet rond een ster op de juiste plek staat, kan deze het licht zo afbuigen, dat het naar ons toekomt. Hierdoor zal de ster net wat feller zijn dan normaal.
Het voordeel van deze methode is dat ook planeten die ver weg van een ster staan worden gevonden. Ook kan er met deze methode naar veel meer sterren worden gekeken. Zo kan de radiale snelheid techniek exoplaneten tot 100 lichtjaar ver weg ontdekken terwijl microlensing planeten kan vinden die veel verder weg liggen.
Een nadeel is dat het meestal eenmalige evenementen zijn. Dus je hebt ten eerste veel geluk nodig dat je het evenement waarneemt en ten tweede heb je relatief weinig data van zo’n waarneming. In principe is dit niet meteen een probleem. Dit komt doordat de data die wordt verkregen ook heel erg betrouwbaar is. Er is weinig achtergrond straling die als een grote vlek voor de goede data zit.
Met deze techniek kunnen wetenschappers achterhalen hoe zwaar de desbetreffende exoplaneet is en op welke afstand deze rond zijn ster draait.
Astrometrie
Astrometrie lijkt heel erg op de radiale snelheid methode. Bij deze methode kijk je niet naar de snelheid van een ster, maar naar de positie van een ster. Het principe is hetzelfde. Doordat de ster door de planeet in beweging wordt gebracht, bevindt deze zich op verschillende tijden op verschillende plekken.
Deze techniek is voor het eerst aan het einde van de 18e eeuw gebruikt door William Herschel. Hiermee is het de oudste methode waarmee naar exoplaneten is gezocht. Desondanks is deze techniek techniek nog niet succesvol. Voor 2022 was er slechts 1 planeet met deze techniek ontdekt. Dit is een beetje verandert na observaties van Gaia.
Gaia is een ruimtetelescoop die honderd duizenden sterren observeert. Op 13 juni 2022 werd voor de derde keer data van zijn waarnemingen voor het publiek beschikbaar gemaakt. Uit deze gegevens zijn met behulp van de eerder besproken radiale snelheidstechniek een aantal nieuwe exoplaneten ontdekt.
Een voordeel van astrometrie is dat er grote exoplaneten ontdekt kunnen worden die ver weg van hun ster staan. Via deze techniek kan de afstand van de planeet tot de ster, de periode van de exoplaneet rond zijn ster en de massa van de planeet worden bepaald.
Via dit exoplaneten archief van NASA kan je zien welke planeten wanneer en via welke methode zijn ontdekt.
Wat is een exoplaneet?
Exo betekent buiten. Exoplaneet betekent dan ook een planeet buiten ons zonnestelsel. De meest simpele definitie van een exoplaneet is dan ook dat het een planeet is dat rond een andere ster dan de Zon draait. Maar wat is dan een planeet? De Internationale Astronomische Unie (IAU) heeft in 2006 een planeet als volgt gedefinieerd:
- Een planeet moet rond de Zon draaien. De maan is dus geen planeet omdat het in eerste instantie rond de Aarde draait.
- De planeet moet een ronde bol zijn, dit gebeurt wanneer een planeet zwaar genoeg is.
- Een planeet moet zijn baan schoongeveegd hebben. Dit betekent dat de planeet overduidelijk het grootste object is in zijn baan.
Alleen maar grote exoplaneten
Nu is het zo dat alle hemellichamen die we rond andere sterren vinden relatief groot zijn en voldoen ze eigenlijk altijd aan de voorwaarden gemaakt door de IAU. Hierdoor is bijna alles wat we vinden rond een andere ster dan de Zon dus een exoplaneet. Maar waarom vinden we dan alleen maar grote dingen rond andere sterren? In ons zonnestelsel hebben we namelijk heel veel kleine stenen en manen. Dit zien we niet in andere planetenstelsels. Dat we vooral grote planeten vinden komt doordat de huidige technieken meestal alleen maar grote objecten kunnen vinden. Onze instrumenten zijn niet gevoelig genoeg om kleine planeten en manen te vinden.
Voor nu is dat geen probleem. Maar als de technieken steeds beter worden, zullen er ook kleinere objecten worden gevonden die we in ons zonnestelsel geen planeet zouden noemen. Is dit dan nog wel een exoplaneet? Of gaan we dit dan exomanen noemen?
Als dit gebeurt, moeten er wellicht andere voorwaarden komen voor wat een exoplaneet is. En misschien krijgen we dan dus ook exomanen en exoplanetoiden.
Wanneer heb je nou te maken met een planeet, een dwergplaneet of een maan? Lees de volgende blog om daar achter te komen:
Het verschil tussen een maan een planeet en een dwergplaneet