Astronomen enthousiast over presteren CHEOPS exoplaneten telescoop

De in december gelanceerde Europese ruimtetelescoop CHEOPS heeft zijn testfase goed doorstaan. Astronomen zijn enthousiast over het functioneren van CHEOPS. De satelliet blijkt een erg stabiel platform. Terwijl CHEOPS draait in zijn baan, kan het uren gericht blijven op dezelfde ster. En gedurende die periode valt het licht van die ster steeds op dezelfde groepen pixels.

CHEOPS is gelanceerd om de omvang van exoplaneten te meten. Voor de eerste tests werd met opzet een stabiele ster gekozen. De ster HD 93396 werd lange tijd waargenomen om de grote gasplaneet, KELT-11b, op te meten. Deze planeet is 30% groter dan Jupiter en staat heel dicht op zijn ster. Dichterbij dan Mercurius. CHEOPS heeft achterhaald dat KELT-11b een doorsnede heeft van 181.600 km met een afwijking van 4300 km.

Cheops_obtains_its_first_exoplanet_light_curve_pillars.jpg

CHEOPS gaat ook ingezet worden om aardachtige planeten te onderzoeken. De komende tijd staan metingen aan 55 Cancri e, een hete super-Aarde, en GJ 436b, een “warme Neptunus”, op het programma.

Bron:

http://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Cheops/Cheops_observes_its_first_exoplanets_and_is_ready_for_science

Coverafbeelding: ESA

 

LOFAR vindt aanwijzing voor exo-aurora

Je komt op gebied van onderzoek naar exoplaneten allerlei gebruikte instrumenten tegen, maar radioastronomie maakt daar eigenlijk zelden onderdeel van uit. En al helemaal niet de door het Nederlandse ASTRON geleide Low-Frequency Array of LOFAR. Resultaten van metingen met dit netwerk van radioantennes vind je eerder in onderzoek naar de reionisatie van het heelal, pulsars of verre sterrenstelsels. Alhoewel LOFAR ook metingen doet aan ruimteweer in ons zonnestelsel. Doorgaan met het lezen van “LOFAR vindt aanwijzing voor exo-aurora”

First light van CHEOPS

Het eerste beeld van de CCD camera van de CHEOPS ruimtetelescoop is binnen. Die foto, van de ster HD 70843, ziet er nogal wazig uit. Maar in dit geval is dat precies wat de astronomen willen zien.

Cheops_image_of_its_first_target_star_pillars.jpg

Het idee erachter is dat het licht van de ster verspreid wordt over meerdere pixels, waarmee de gevoeligheid voor kleine fluctuaties in licht groter wordt. Daardoor kunnen planeten die voor de ster langs gaan gedetecteerd worden. En dat niet alleen, CHEOPS gaat betere metingen doen aan de grootte van exoplaneten die we al kennen.

De drie lijnen die vanaf de ster lijken te gaan, komen van het mechanisme dat de secundaire spiegel op zijn plaats houdt.

EQKiYt0XkAEEmzj.jpg
Een technicus wordt weerspiegeld door de spiegel van CHEOPS. Foto: University of Bern / T. Beck

CHEOPS, een missie van ESA, werd op 18 december gelanceerd.

Bronnen:

http://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Cheops/A_perfect_blur_First_image_by_exoplanet_watcher_Cheops

Coverfoto: ESA

TESS vindt aardachtige planeet en een planeet rond een dubbelster

NASA’s exoplanetentelescoop TESS heeft al een aantal interessante ontdekkingen gedaan. Veel pers kreeg de ontdekking van een aardachtige planeet TOI 700 d die zicht bevindt in de potentieel bewoonbare zone rond zijn ster TOI 700, die 101,4 lichtjaar van hier staat. Er zijn daarnaast nog 2 planeten rond deze ster gevonden.

TOI 700 d is iets groter en behoorlijk zwaarder dan de Aarde. Het is de tiende aardachtige planeet in de potenteel bewoonbare zone. Ondanks de vele aandacht hiervoor in de media, is het nog niet mogelijk om te bepalen of er ook echt leven is. Het zou ook een tweede Venus kunnen zijn.

TESS vond ook een exoplaneet die rond een dubbelster draait. Ook hiervan zijn al meerdere gevonden, maar het eerste die TESS vond. De planeet TOI 1338 b zit qua grootte tussen Neptunus en Saturnus in. Hij draait in 94 dagen rond de sterren. De ene ster is iets zwaarder dan de zon, de andere heeft een massa van ongeveer een derde. Deze vondst werd gedaan door een stagair van NASA op de site Planet Hunters, waar iedereen kan helpen te zoeken naar exoplaneten.

Een opmerkelijke ontdekking is dat de ster Alfa Draconis (ook wel Thuban) en zijn begeleider elkaar bedekken. Dat Alfa Draconis een dubbelster was, dat wisten we al langer, maar de variatie in helderheid werd tot nu toe toegeschreven aan het pulseren van de grootste ster. De astronoom die de ontdekking deed, Angela Kochoska van Villanova University in Pennsylvania, vroeg zich tijdens haar presentatie in Honolulu, Hawaii af hoe we dit al die tijd gemist kunnen hebben.

Alfa Draconis was tussen 3900 en 1800 voor Christus de poolster. Door precessie van de aardas het noorden langzaam geschoven naar Polaris.

 

Bronnen:

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2020/nasa-s-tess-mission-uncovers-its-1st-world-with-two-stars

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2020/nasa-planet-hunter-finds-its-1st-earth-size-habitable-zone-world

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2020/surprise-tess-shows-ancient-north-star-undergoes-eclipses

Nieuwe techniek laat James Webb telescoop straks zuurstof zien

Astronomen kijken uit naar de analyses die de James Webb Space Telescope zal gaan doen aan de atmosferen van aardachtige exoplaneten. Dat zou ons iets kunnen zeggen over mogelijk leven daar. Een molekuul zouden we echter niet kunnen vinden met de 6 meter grote ruimtetelescoop: zuurstof. Dat zou onder de detectielimiet van de James Webb liggen. Dat zou natuurlijk erg jammer zijn. Want hoewel zuurstof niet persee door leven geproduceerd hoeft te worden, zou het een belangrijk aspect van een planeet zoals de Aarde niet kunnen vinden.

Maar een aantal NASA wetenschappers hebben een signaal in het infrarood spectrum gezien dat men tot nu toe over het hoofd gezien heeft. Het gaat om een piek die veroorzaakt wordt door botsingen tussen zuurstofmolekulen. Het Mid InfraRed Instrument Low Resolution Spectrometer (MIRI LMS) instrument van James Webb kan deze piek detecteren bij aardachtige planeten na een paar overgangen van de planeet voor zijn ster.

Hiervoor moet de ster wel redelijk dichtbij staan: 16 lichtjaar voor zuurstofconcentraties zoals in de Aardse atmosfeer en bij hele hoge zuurstofconcentraties en hogere atmosferische druk zou zuurstof zelfs tot op 84 lichtjaar gevonden kunnen worden.

Zoals gezegd hoeft zuurstof in de atmosfeer van een exoplaneet niet altijd ontstaan zijn door leven. Bij exoplaneten die dicht rond hun ster draaien kan de warmte bijvoorbeeld water afbreken met een hogere zuurstofconcentratie als gevolg.

Bron:

https://www.nasa.gov/press-release/goddard/2019/oxygen-planets

 

Wie leven zoekt op exoplaneten, zoekt fosfine

Astronomen kijken erg uit naar de komst van de James Webb Space Telescope. Met deze ruimtetelescoop is het mogelijk de atmosfeer van exoplaneten te onderzoeken. Daarmee zou je in principe het bestaan van leven op die planeet moeten kunnen aantonen. Maar waar moet je dan op letten? Je zou daarbij aan allerlei stoffen kunnen denken, zoals zuurstof of methaan, maar die stoffen kunnen ook op niet-biologische wijze ontstaan.

Daarom is de wetenschap op zoek naar een biosignatuur: een stof die enkel ontstaan kan zijn door leven. Wetenschappers van het Massachusetts Institute of Technology denken zo’n stof gevonden hebben: fosfine (een fosfor atoom met drie watersof atomen).

Voor ons is fosfine uiterst giftig en ontvlambaar en voor de meeste zuurstof-ademende wezens niet goed. Maar anaerobe micro-organismen, zoals de eerste bacteriën maken deze stof zelf. En er is geen ander niet-biologisch proces dat fosfine maakt op planeten zoals de Aarde. (In de atmosferen van Jupiter en Saturnus is ook fosfine gevonden, maar dat is waarschijnlijk gevormd onder de intense druk en temperatuur diep in die planeten)

De James Webb Space Telescope zal in staat zijn fosfine te detecteren tot op 16 lichtjaar, zolang er in de atmosfeer net zoveel fosfine zit als het methaan-gehalte hier op Aarde. Dat betekent wel dat de micro-organismen flink fosfine moeten produceren, willen we het ontdekken.

Bronnen:

http://news.mit.edu/2019/phosphine-aliens-stink-1218

https://phys.org/news/2019-12-smelly-poisonous-molecule-sure-fire-extraterrestrial.html

Credits coverafbeelding: NASA, MIT

Waarom er een gat zit tussen super-Aardes en mini-Neptunussen

Dankzij de Kepler telescoop en nu ook de TESS kennen we inmiddels duizenden exoplaneten. Genoeg om te kunnen zien wat voor planeten veel voorkomen en welke minder. We weten dankzij de transit methode de omvang van die planeten. De massa is lastiger te bepalen. (Een maan om die planeten zou daarbij erg kunnen helpen, maar de eerste exomaan moet nog steeds bevestigd worden.)

Wat opvalt is dat rotsachtige planeten zo groot als de Aarde vrij normaal zijn, net als planeten van 2 tot 3 keer de doorsnede van de Aarde. Ook planeten als Neptunus komen veel voor. Het aantal planeten met een omvang tussen de super-Aardes en mini-Neptunussen (van 10 keer de diameter van de Aarde) is echter opvallend klein. Wat is daar aan de hand?

Een team van astronomen heeft een mogelijke verklaring. Zij zeggen dat planeten, zoals de Aarde, bij hun ontstaan eerst zeeën van magma hebben. Bij de Aarde is dat later afgekoeld en gestold. Maar planeten met drie keer de diameter van de Aarde hebben een dikkere atmosfeer, waarschijnlijk met veel waterstof. Die atmosfeer werkt als een deken, waardoor dat magma niet snel afkoelt.

Waar de modellen tot nu van uit gingen, is dat dat magma inert is, dus nergens mee reageert. Maar dat magma is erg vloeibaar, bijna net zo vloeibaar als water. Wat deze nieuwe studie zegt, is dat waterstof waarschijnlijk gaat oplossen in het magma. De planeet ‘eet’ als het ware zijn atmosfeer.

Je moet hierbij bedenken dat dit proces gebeurt in het vroege leven van planeten, waarbij ze nog stof en gas uit de stofschijf rond hun ster opvangen. Dus, komt er dan nog meer waterstof in die atmosfeer, dan wordt de atmosfeer nog dikker, en neemt het magma nog makkelijker extra waterstof op. De planeet word dan dus niet groter in diameter, maar wel in massa. Pas als het genoeg materie aantrekt dat het de massa van een mini-Neptunus bereikt, gaat de atmosfeer groeien en wordt de planeet zichtbaar groter.

Er moet nog van alles aan deze hypothese getest worden. De auteurs van dit wetenschappelijke artikel geven alvast een aantal zaken waarop gelet kan worden. Bijvoorbeeld zouden planeten verder van hun ster door hun lagere temperatuur minder waterstof in hun kern kunnen opnemen, waardoor super-Aardes daar wel groter kunnen worden.

Bron:

https://news.uchicago.edu/story/why-some-planets-eat-their-own-skies

Credits coverafbeelding: NASA/ESA/G. Bacon (STScI)/L. Kreidberg & J. Bean (U. Chicago)/H. Knutson (Caltech)