Eerste resultaten van Cheops: ESA’s exoplaneetwaarnemer onthult een extreme buitenaardse wereld
ESA’s nieuwe exoplaneetmissie, Cheops, heeft een nabijgelegen planetair systeem gevonden dat een van de heetste en meest extreme planeten bevat die tot nu toe bekend zijn: WASP-189 b. De vondst, de allereerste van de missie, toont Cheops’ unieke vermogen om licht te werpen op het heelal door de geheimen van deze buitenaardse werelden te onthullen.
Cheops (de Characterising Exoplanet Satellite) is gelanceerd in december 2019 en is ontworpen om sterren in de nabijheid van planeten te observeren. Door zeer nauwkeurig de veranderingen te meten in de lichtniveaus die door deze systemen worden gegenereerd terwijl de planeten om hun sterren draaien, kan Cheops deze planeten in eerste instantie karakteriseren — en tegelijkertijd ons begrip vergroten betreffende de vorming en verandering.
De nieuwe vondst betreft een zogenaamde ‘ultra-hete Jupiter’, WASP-189 b genaamd. Hete Jupiters zijn, zoals de naam suggereert in ons eigen Zonnestelsel reusachtige gasplaneten die een beetje op Jupiter lijken; deze draaien echter veel dichter bij hun gastster en worden zo tot extreme temperaturen verhit.
WASP-189 b zit circa 20 keer dichter bij zijn ster dan de Aarde bij de Zon, en maakt een volledige baan in slechts 2,7 dagen. Zijn gastster is groter en meer dan 2000 graden heter dan de zon, en lijkt blauw te gloeien. “Er zijn maar een handvol planeten bekend die rond zulke hete sterren bestaan, en dit systeem is veruit de helderste,” zegt Monika Lendl van de Universiteit van Genève (Zwitserland), hoofdauteur van de nieuwe studie. “WASP-189b is ook de helderste hete Jupiter die we kunnen waarnemen als deze voor of achter zijn ster staat, wat het hele systeem fascinerend maakt.”
Eerst gebruikten Monika en collega’s Cheops om WASP-189 b te observeren toen deze achter zijn gastster passeerde – een occultatie. “Omdat de planeet zo helder is, is er eigenlijk een merkbare dip in het licht dat we uit het systeem zien komen als het even uit het zicht verdwijnt,” legt Monika uit. “We hebben dit gebruikt om de helderheid van de planeet te meten en de temperatuur te beperken tot een verschroeiende 3200 graden Celsius.”
Dit maakt WASP-189 b een van de heetste en meest extreme planeten, en geheel in tegenstelling tot de planeten van het Zonnestelsel. Bij zulke temperaturen smelten zelfs metalen zoals ijzer en veranderen ze in gas, waardoor de planeet duidelijk onbewoonbaar is.
Vervolgens keek Cheops toe hoe WASP-189 b voor zijn ster passeerde – een overgang. Overgangen kunnen veel onthullen over de grootte, de vorm en de baankenmerken van een planeet. Dit was waar voor WASP-189 b, die groter bleek te zijn dan gedacht met bijna 1,6 keer de straal van Jupiter.
“We zagen ook dat de ster zelf interessant is – deze is niet perfect rond, maar groter en koeler bij de evenaar dan bij de polen, waardoor de polen van de ster helderder lijken,” zegt Monika. “Deze draait zo snel rond dat deze naar buiten wordt getrokken bij de evenaar! Daarbij komt nog dat de baan van WASP-189 b een hellingshoek heeft; deze beweegt zich niet rond de evenaar, maar passeert dicht bij de sterpolen.”
Het zien van zo'n gekantelde baan draagt bij aan het bestaande mysterie van hoe heet Jupiters zijn. Wil een planeet zo'n schuine baan hebben, dan moet deze zich verder naar buiten hebben gevormd en vervolgens naar binnen zijn geduwd. Men denkt dat dit gebeurt als meerdere planeten in een systeem dat zich in positie bevindt, of als een externe invloed - een andere ster bijvoorbeeld - het systeem verstoort, waardoor gasreuzen naar hun ster toe worden geduwd en op zeer korte banen worden geduwd die sterk gekanteld zijn.“ Omdat we zo'n kanteling met Cheops hebben gemeten, suggereert dit dat WASP-189 b in het verleden dergelijke interacties heeft ondergaan,” voegt Monika toe.
Monika en collega’s gebruikten de zeer nauwkeurige waarnemingen en optische capaciteiten van Cheops om de geheimen van WASP-189 b te onthullen. Cheops opende zijn ‘oog’ in januari van dit jaar en begon met routinematige wetenschappelijke operaties in april, en heeft in de maanden daarna gewerkt aan het uitbreiden van ons begrip van exoplaneten en de nabijgelegen kosmos.
“De eerste vondst van Cheops is zeer spannend: het is een vroeg en definitief bewijs dat de missie haar belofte als het gaat om precisie en prestaties waarmaakt,” zegt Kate Isaak, Cheops-projectwetenschapper bij ESA.
Duizenden exoplaneten, de overgrote meerderheid zonder analogen in ons Zonnestelsel, zijn in de afgelopen kwart eeuw ontdekt, en nog veel meer zijn afkomstig van zowel huidige als toekomstige grondonderzoeken en ruimtemissies.
“Cheops heeft een unieke ‘follow-up’ rol te spelen in het bestuderen van dergelijke exoplaneten,” voegt Kate toe. “Deze zal zoeken naar doorgangen van planeten die vanaf de grond zijn ontdekt, en, waar mogelijk, zal het nauwkeuriger de afmetingen meten van planeten waarvan al bekend is dat deze hun gaststerren passeren. Door exoplaneten in hun banen te volgen met Cheops, kunnen we een eerste stap karakteriseren van hun atmosferen en de aanwezigheid en eigenschappen van eventuele aanwezige wolken bepalen.”
In de komende jaren zal Cheops honderden bekende planeten volgen die in een baan om heldere sterren draaien, voortbouwend op wat hier voor WASP-189b is gedaan. De missie is de eerste in een reeks van drie ESA-wetenschappsmissies die zich richten op exoplaneetdetectie en -karakterisering: deze heeft ook een aanzienlijk ontdekkingspotentieel - van het identificeren van hoofddoelen voor toekomstige missies die exoplaneetatmosferen zullen peilen tot het zoeken naar nieuwe planeten en exomanen.
“Cheops zal niet alleen ons begrip van exoplaneten verdiepen,” zegt Kate, "maar ook dat van onze eigen planeet, Zonnestelsel, en de bredere kosmische omgeving.”
Informatie voor redacteuren
‘The hot dayside of WASP-189 b and its gravity-darkened host star seen by CHEOPS’ door M. Lendl et al. verschijnt in Astronomy & Astrophysics.
Monika Lendl en Kate Isaak zijn beschikbaar om vragen van media te beantwoorden tijdens een special webinar georganiseerd door het Europlanet Science Congress (EPSC2020) om 15:00-15:30 uur vandaag (28 september).
Neem deel met de volgende credentials:
https://us02web.zoom.us/j/89500083953
Webinar ID: 895 0008 3953
Webinar Passcode: 488568
Meer over Cheops
Cheops is een ESA-missie uitgevoerd in samenwerking met Zwitserland, met belangrijke bijdragen van Oostenrijk, België, Frankrijk, Duitsland, Hongarije, Italië, Portugal, Spanje, Zweden en het Verenigd Koninkrijk.
ESA is de architect van de Cheops-missie, verantwoordelijk voor inkoop en testen van de satelliet, lancering en vroegtijdige operatiefase, ruimtelijke ingebruikname, en het Guest Observers’ Programme. Het consortium van 11 ESA-lidstaten geleid door Zwitserland heeft voorzien in essentiële elementen van de missie. De hoofdaannemer voor het ontwerp en de bouw van het ruimtevaartuig is Airbus Defence and Space in Madrid (Spanje).
Het consortium van de Cheops-missie leidt het controlecentrum bij INTA, in Torrejón de Ardoz (Spanje) en het Science Operations Centre, bij de Universiteit van Genève (Zwitserland).
Voor meer informatie, bezoek: https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Cheops
Voor meer informatie, gelieve contact op te nemen met:
Monika Lendl
Universiteit van Genève, Zwitserland
E-mail: monika.lendl@unige.ch
Kate Isaak
ESA Cheops-projectwetenschapper
E-mail: kate.isaak@esa.int