We hebben nog nooit zoiets gevonden als het zonnestelsel.  Is het een freak in de ruimte?  : WetenschapAlert

We hebben nog nooit zoiets gevonden als het zonnestelsel. Is het een freak in de ruimte? : WetenschapAlert

We hebben nog nooit zoiets gevonden als het zonnestelsel. Is het een freak in de ruimte? : WetenschapAlert

Sinds de historische ontdekking in 1992 van twee planeten in een baan om een ​​ster buiten ons zonnestelsel, duizenden nieuwe werelden zijn toegevoegd aan een snelgroeiende lijst van ‘exoplaneten’ in het Melkwegstelsel.

We hebben hier veel dingen van geleerd uitgebreide catalogus van buitenaardse werelden die rond buitenaardse sterren draaien. Maar een klein detail springt eruit als een zere duim. We hebben niets anders gevonden dan ons eigen zonnestelsel.

Dit heeft ertoe geleid dat sommigen tot de conclusie zijn gekomen dat onze thuisster en zijn kroost op de een of andere manier uitschieters kunnen zijn – misschien wel het enige planetaire systeem in zijn soort.

Bij uitbreiding zou dit kunnen betekenen dat het leven zelf een uitbijter is; dat de omstandigheden die de aarde en haar fineer van zelfreplicerende chemie hebben gevormd, moeilijk te repliceren zijn.

Als je alleen naar de cijfers kijkt, zijn de vooruitzichten somber. Veruit de meest talrijke exoplaneten die we tot nu toe hebben geïdentificeerd, zijn van een type waarvan niet bekend is dat ze bevorderlijk zijn voor leven: reuzen en subreuzen, van de gas- en misschien ijsvariant.

De meeste exoplaneten die we tot nu toe hebben gezien, draaien heel dicht om hun sterren heen en omhelzen ze praktisch; zo dichtbij dat hun zinderende temperaturen veel hoger zouden zijn dan het bekende bewoonbaarheidsbereik.

We hebben nog nooit zoiets gevonden als het zonnestelsel.  Is het een freak in de ruimte?  : WetenschapAlert
Artist’s impression van een ultrahot Jupiter zijn ster passeren. (ESO/M. Kornmesser)

Het is mogelijk dat naarmate we verder zoeken, de statistieken in evenwicht komen en we meer plekken zien die ons aan onze eigen achtertuin doen denken. Maar de kwestie is veel complexer dan alleen naar cijfers kijken. Exoplaneetwetenschap wordt beperkt door de mogelijkheden van onze technologie. Sterker nog, onze indruk van de ware verscheidenheid aan buitenaardse werelden dreigt te worden beperkt door onze eigen verbeeldingskracht.

Wat er echt in het Melkwegstelsel en daarbuiten is, kan heel anders zijn dan wat we werkelijk zien.

Verwachtingen en hoe deze te dwarsbomen

Exoplaneetwetenschap heeft een geschiedenis van het ondermijnen van verwachtingen, vanaf het allereerste begin.

“Als je teruggaat naar die wereld waarin ik opgroeide toen ik een kind was, kenden we maar één planetair systeem,” vertelt planetair wetenschapper Jonti Horner van de University of Southern Queensland aan ScienceAlert.

“En dat was dus een soort impliciete aanname, en soms de expliciete aanname, dat alle planetaire systemen zo zouden zijn. Weet je, je zou rotsachtige planeten in de buurt van de ster hebben die vrij klein waren, je zou gasreuzen hebben die ver van de ster verwijderd waren en behoorlijk groot waren. En zo zouden planetaire systemen zijn.”

Om deze reden kostte het wetenschappers enige tijd om een ​​exoplaneet te identificeren die in een baan om een ​​hoofdreeksster draait, zoals onze zon. Ervan uitgaande dat andere zonnestelsels net als het onze zijn, zou het jaren duren om de veelbetekenende tekenen van zwaargewicht planeten die aan hun sterren trekken te observeren, net zoals het jaren kost voor onze eigen gasreuzen om een ​​baan te voltooien.

Op basis van zulke lange perioden van een enkele meting leek het niet de moeite waard om door een relatief korte geschiedenis van waarnemingen voor veel sterren te bladeren om definitief een mede-hoofdreeks-zonnestelsel uit te zoeken.

Toen ze eindelijk keken, de exoplaneet die ze vonden leek in niets op wat ze verwachtten: een gasreus de helft van de massa (en tweemaal de grootte) van Jupiter in een baan zo dicht bij zijn gastster, zijn jaar is gelijk aan 4,2 dagen, en zijn atmosfeer verschroeit bij temperaturen van ongeveer 1000 graden Celsius (1800 graden Fahrenheit).

Sindsdien hebben we geleerd dat deze planeten van het type ‘Hot Jupiter’ helemaal geen eigenaardigheden zijn. Ze lijken in ieder geval relatief vaak voor te komen.

We weten nu dat er veel meer variatie is in de melkweg dan wat we in ons thuissysteem zien. Het is echter belangrijk om niet aan te nemen dat wat we momenteel kunnen waarnemen, alles is wat de Melkweg te bieden heeft. Als er iets is dat lijkt op ons eigen zonnestelsel, valt het waarschijnlijk buiten onze detectiemogelijkheden.

“Dingen zoals het zonnestelsel zijn erg moeilijk voor ons om te vinden, ze zijn op dit moment technologisch een beetje buiten ons bereik”, zegt Horner.

“Het is zeer onwaarschijnlijk dat de terrestrische planeten worden opgepikt uit een van de onderzoeken die we tot nu toe hebben gedaan. Het is zeer onwaarschijnlijk dat je een Kwik, Venusaarde en Mars rond een ster als de zon.”

Hoe een planeet te vinden

Laten we volkomen duidelijk zijn: de methodes die we gebruiken om exoplaneten te detecteren, zijn ongelooflijk slim. Er zijn er momenteel twee die de werkpaarden zijn van de toolkit voor het detecteren van exoplaneten: de transitmethode en de radiale snelheidsmethode.

In beide gevallen heb je een telescoop nodig die gevoelig is voor zeer kleine veranderingen in het licht van een ster. De signalen waarnaar ze allemaal op zoek zijn, kunnen echter niet meer verschillen.

Voor de transitmethode heb je een telescoop nodig die een ster langdurig in zijn zicht kan houden. Dat is de reden waarom instrumenten zoals NASA’s ruimtegebaseerde Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) zo’n krachtpatser zijn, in staat om zich op een deel van de lucht te vergrendelen voor meer dan 27 dagen zonder te worden onderbroken door de rotatie van de aarde.

Het doel van dit soort telescopen is het detecteren van het signaal van een transit – wanneer een exoplaneet tussen ons en zijn moederster passeert, als een kleine wolk die een paar zonnestralen verduistert. Deze lichtdips zijn klein, zoals je je kunt voorstellen. En één blip is onvoldoende om met vertrouwen de aanwezigheid van een exoplaneet af te leiden; er zijn veel dingen die het licht van een ster kunnen dimmen, en veel daarvan zijn eenmalige gebeurtenissen. Meerdere transits, vooral die met regelmatige periodiciteit, zijn de gouden standaard.

Daarom krijgen grotere exoplaneten die zich in korte omlooptijden bevinden, dichter bij hun sterren dan Mercurius bij de zon is (sommige veel, veel dichterbij, in banen van minder dan één aardse week), de voorkeur in de gegevens.

De radiale snelheidsmethode detecteert de wiebeling van een ster die wordt veroorzaakt door de zwaartekracht van de exoplaneet terwijl deze in zijn baan ronddraait. Een planetair systeem, zie je, draait niet echt om een ​​ster, maar danst in een gecoördineerde shuffle. De ster en de planeten draaien om een ​​gemeenschappelijk zwaartepunt, bekend als het zwaartepunt. Voor het zonnestelseldat is een punt heel, heel dicht bij het oppervlak van de zon, of net daarbuiten, voornamelijk door de invloed van Jupiterdat is meer dan twee keer de massa van alle andere planeten bij elkaar.

In tegenstelling tot de knipper-en-je-misst-het-gebeurtenis van een transit, is de verschuiving in de positie van de ster een voortdurende verandering die geen constante monitoring vereist om op te merken. Door die beweging kunnen we de beweging van verre sterren in een baan om hun zwaartepunt detecteren verandert hun licht door iets dat het Doppler-effect wordt genoemd.

Terwijl de ster naar ons toe beweegt, worden de lichtgolven die in onze richting komen enigszins geplet, naar het blauwere uiteinde van het spectrum; terwijl het weggaat, strekken de golven zich uit naar het rodere uiteinde. Een regelmatige ‘wiebeling’ in het licht van de ster suggereert de aanwezigheid van een baangenoot.

Nogmaals, de gegevens hebben de neiging om grotere planeten te bevoordelen die een sterkere zwaartekracht uitoefenen, op kortere, dichtere banen om hun ster.

Afgezien van deze twee prominente methoden, is het af en toe mogelijk om een ​​exoplaneet direct in beeld te brengen terwijl deze om zijn ster draait. Hoewel het buitengewoon moeilijk is om te doen, kan het vaker voorkomen in het JWST-tijdperk.

Volgens astronoom Daniel Bayliss van de Universiteit van Warwick in het VK zou deze benadering een bijna tegenovergestelde klasse aan het licht brengen van exoplaneet tot de variant met een korte baan. Om een ​​exoplaneet te kunnen zien zonder dat deze wordt overspoeld door de schittering van zijn moederster, moeten de twee hemellichamen zeer ver van elkaar verwijderd zijn. Dit betekent dat de directe beeldvormingsbenadering de voorkeur geeft aan planeten in relatief lange banen.

Grotere exoplaneten zouden met deze methode echter nog steeds gemakkelijker worden opgemerkt, om voor de hand liggende redenen.

“Elk van de ontdekkingsmethoden heeft zijn eigen vooroordelen”, legt Bayliss uit.

De aarde met haar jaarlange lus rond de zon bevindt zich tussen de orbitale extremen die door verschillende detectietechnieken worden begunstigd, voegt hij eraan toe, dus “het vinden van planeten met een baan van een jaar is nog steeds erg, erg moeilijk.”

Wat is daarbuiten?

Verreweg, de meest talrijke groep van exoplaneten is een klasse die niet eens vertegenwoordigd is in het zonnestelsel. Dat is de mini-Neptunus – gasomhulde exoplaneten die kleiner zijn dan Neptunus en groter dan de aarde.

Rotsachtige planeet omringd door paarse waas en een ster in de verte aan de linkerkant
Illustratie van de mini-Neptunus TOI 560.01, in een baan om zijn eenzame ster. (WM Keck Observatorium/Adam Makarenko)

De meeste van de bevestigde exoplaneten bevinden zich in veel kortere banen dan de aarde; in feite heeft meer dan de helft een baan van minder dan 20 dagen.

De meeste exoplaneten die we hebben gevonden draaien om solitaire sterren, net als onze zon. Minder dan 10 procent bevindt zich in meersterrensystemen. Toch mDe meeste sterren in de Melkweg zijn leden van een meersterrenstelsel, met schattingen tot wel 80 procent gezien in een partnerschap dat om ten minste één andere ster draait.

Denk daar toch even over na. Betekent dit dat exoplaneten vaker voorkomen rond enkele sterren – of dat exoplaneten moeilijker te detecteren zijn rond meerdere sterren? De aanwezigheid van meer dan één lichtbron kan de zeer vergelijkbare (maar veel kleinere) signalen die we van exoplaneten proberen te detecteren, vervormen of verdoezelen, maar het zou ook kunnen worden beredeneerd dat meersterrensystemen de vorming van planeten op de een of andere manier bemoeilijken.

En dit brengt ons weer thuis, terug naar ons zonnestelsel. Hoe vreemd thuis ook lijkt in de context van alles wat we hebben gevonden, het is misschien helemaal niet ongewoon.

“Ik denk dat het redelijk genoeg is om te zeggen dat er eigenlijk een aantal veel voorkomende soorten planeten ontbreken in ons zonnestelsel”, zegt Bayliss.

“Superaardes die een beetje op de aarde lijken, maar een dubbele straal hebben, zoiets hebben we niet. We hebben deze mini-Neptunus niet. Dus ik denk dat het redelijk genoeg is om te zeggen dat er een aantal heel gewone planeten die we in ons eigen zonnestelsel niet zien.

“Nu, of dat ons zonnestelsel nu zeldzaam maakt of niet, ik denk dat ik niet zo ver zou gaan. Omdat er veel andere sterren kunnen zijn met een stel planeten van het zonnestelsel die we gewoon nog niet zien. .”

Artistieke illustratie van vele planeten en sterren in de Melkweg.
De illustratie van deze kunstenaar geeft een indruk van hoe gewone planeten rond de sterren in de Melkweg voorkomen. (ESO/M. Kornmesser)

Op het punt van ontdekking

De eerste exoplaneten werden pas 30 jaar geleden ontdekt in een baan om a pulsar, een ster die totaal anders is dan de onze. Sindsdien is de technologie uit het zicht verbeterd. Nu wetenschappers weten waarnaar ze moeten zoeken, kunnen ze steeds betere manieren bedenken om ze te vinden rond een grotere diversiteit aan sterren.

En naarmate de technologie vordert, zal ook ons ​​vermogen om steeds kleinere werelden te vinden toenemen.

Dit betekent dat de wetenschap van exoplaneten op het punt staat duizenden werelden te ontdekken die voor ons huidige zicht verborgen zijn. Zoals Horner opmerkt, zijn er in de astronomie veel meer kleine dingen dan grote dingen.

Rode dwergsterren zijn een perfect voorbeeld. Ze zijn het meest voorkomende type ster in de Melkweg – en ze zijn klein, tot ongeveer de helft van de massa van de zon. Ze zijn zo klein en zwak dat we ze niet met het blote oog kunnen zien, maar toch verklaren ze tot 75 procent van alle sterren in de Melkweg.

Op dit moment, als het gaat om het statistisch begrijpen van exoplaneten, werken we met onvolledige informatie, omdat er soorten werelden zijn die we gewoon niet kunnen zien.

Dat gaat vast veranderen.

“Ik heb gewoon het knagende gevoel dat als je over 20 jaar terugkomt, je naar die uitspraken zult kijken dat mini-Neptunes de meest voorkomende soort planeten zijn met ongeveer evenveel scepsis als je terugkijkt naar uitspraken van de begin jaren negentig zei dat dat je alleen rotsachtige planeten naast de ster zou krijgen”, vertelt Horner aan ScienceAlert.

“Nu, ik zou wel eens ongelijk kunnen hebben. Dit is hoe wetenschap werkt. Maar mijn gedachte is dat wanneer we op het punt komen dat we dingen kunnen ontdekken die zo groot als de aarde zijn en kleiner, we zullen ontdekken dat er meer dingen zijn die zijn zo groot als de aarde en kleiner dan er dingen zijn die zo groot zijn als Neptunus.”

En misschien ontdekken we dat ons excentrieke kleine planetaire systeem, met al zijn eigenaardigheden en wonderen, toch niet zo alleen is in de kosmos.





#hebben #nog #nooit #zoiets #gevonden #als #het #zonnestelsel #het #een #freak #ruimte #WetenschapAlert

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *