Super Saturnus

Een van de coolste exoplaneten werd ontdekt in 2012 door astronoom Eric Mamajek. Hij bestudeerde de data van het SuperWASP (Super Wide Angle Survey for Planets) project. Hier bekeek hij gegevens genomen van de ster 1SWASPJ140747.93-394542.6, beter bekend als J1407 of V1400 Centauri, maar hij krijgt ook vaak de bijnaam “Super Saturnus”. Dit is een ster die ongeveer even groot is als de Zon met een massa van 0,9 keer die van onze ster. Door het licht te bekijken van deze jonge ster, ontdekte Eric Mamajek het bestaan van een exoplaneet errond. Dit deed hij door gebruik te maken van de Transit methode.

De Transit methode voor het vinden van exoplaneten kan je vergelijken met een zonsverduistering. Net zoals de maan het licht van de Zon blokkeert, kan een exoplaneet dit ook doen met zijn respectievelijke ster. Wanneer dit gebeurt bij een exoplaneet, zal de helderheid van de ster een beetje minder zijn. Deze verandering is redelijk klein, maar is genoeg om astronomen in de juiste richting te wijzen.
Ontdekkingen van exoplaneten gebeuren met lichtcurves. Een voorbeeld van zo een curve is zichtbaar op de afbeelding hieronder.

Meestal zien we de intensiteit van de ster in functie van de tijd. De daling in intensiteit zichtbaar op deze grafiek geeft aan dat er een exoplaneet voor de ster is geschoven. Deze daling is meestal slechts 1% groot.
Met deze methode kunnen we heel wat te weten komen over de exoplaneet. De diepte van de daling op de lichtcurve is afhankelijk van hoe groot de planeet is. Door data te vergelijken kunnen we zo een redelijke schatting maken. We kunnen ook kijken naar de tijd tussen verschillende transits om een schatting te krijgen van hoe ver de planeet van zijn ster staat. Eentje die verder van zijn ster verwijderd is, zal namelijk een langere omlooptijd hebben, en er zal dus meer tijd zitten tussen de transits.
Het is uiteraard mogelijk om meerdere exoplaneten rond eenzelfde ster te ontdekken met deze methode. De lichtcurve wordt dan wel een stuk ingewikkelder. We zien dan namelijk de invloeden van alle exoplaneten tegelijkertijd. Door gebruik te maken van een Fourier-analyse kunnen we wel de omlooptijden van de individuele exoplaneten onderscheiden. Het kost enkel meer moeite. Een voorbeeld van een systeem met meerdere exoplaneten die ontdekt zijn met de Transit methode is het eerder besproken TRAPPIST-1 stelsel. De lichtcurve van dit systeem aan planeten is te zien op de volgende afbeelding.

Met de Transitmethode kunnen we niet alleen exoplaneten ontdekken, maar kunnen we zelfs informatie over de temperatuur en de atmosfeer van de planeten ontdekken. Wanneer de exoplaneet voor zijn ster schuift, gaat een klein deel van het licht van de ster door de eventuele atmosfeer van de planeet heen. Hierdoor zal het gedeeltelijk geabsorbeerd worden, afhankelijk van welke stoffen aanwezig zijn in de atmosfeer. Door dit licht te bestuderen, kunnen we te weten komen uit welke gassen de atmosferen bestaan.
De Transitmethode is vandaag de dag de meest succesvolle methode voor het ontdekken van exoplaneten. Met deze methode zijn meer dan 4100 planeten buiten ons zonnestelsel ontdekt. Een daarvan is J1407B.

Bij de ontdekking van J1407B merkte Eric Mamajek op dat er kleine fluctuaties zaten in de lichtcurve. Hieruit kon hij concluderen dat J1407B ringen bezit, net zoals Saturnus uit ons eigen zonnestelsel. J1407B werd hiermee de eerste exoplaneet ooit waarvoor bewijs bestond dat hij ringen bezit.
Maar, zoals later onderzoek aantoonde, zijn dit geen gewone ringen. Een nieuwe analyse van de data door Matthew Kenworthy van de Universiteit Leiden liet zien dat J1407B meer dan 30 ringen bezit. Veel meer dan Saturnus dus. Ook konden ze uit de openingen tussen de ringen afleiden dat er waarschijnlijk een of meerdere exomanen rond de planeet draaien. Het bestaan van één van deze staat al vast. Het object heeft een massa tussen dat van de Aarde en Mars, en heeft een omlooptijd van ongeveer twee jaar. In de komende miljoenen jaren zullen de ringen condenseren en nog veel meer van deze manen vormen, misschien wel honderden of duizenden.
Ook viel in dit onderzoek op hoe groot dit ringenstelsel wel niet is. Door te kijken naar de data, de lichtcurve hiervan is afgebeeld op de figuur hieronder, zag men dat het ringenstelsel een diameter had van 123 miljoen kilometer.

Deze zorgden voor een verduistering van de ster die 56 dagen duurde. Hierbij werd het licht van de ster tot 95% bedekt, iets dat nooit eerder is waargenomen. Dat is bijna de afstand van de Aarde tot de Zon. Ook is het 200 keer groter dan het ringenstelsel van Saturnus. Als diens ringen zo groot zouden zijn, zouden ze eenvoudig zichtbaar zijn aan de nachtelijke hemel. Ze zouden zelfs groter te zien zijn dan onze maan.
De planeet in het centrum van de ringen is nog niet rechtstreeks waargenomen. Wel denken we dat het een gasreus is met een massa tussen 10 en 40 keer de massa van Jupiter. Dit zou het een bruine dwerg maken, een gasreus die net niet massief genoeg is om te ontbranden tot een ster. Deze fascinerende exoplaneet en het enorme ringenstelsel dat er rond draait krijgt regelmatig de bijnaam ”Super Saturnus”, wat zeker een gepaste bijnaam is voor deze exoplaneet.