GRAVITY-instrument slaat nieuwe wegen in bij de weergave van exoplaneten.

Het GRAVITY-instrument van ESO’s Very Large Telescope Interferometer (VLTI) heeft voor het eerst een exoplaneet rechtstreeks waargenomen met behulp van optische interferometrie. Op die manier is een complexe planeetatmosfeer ontdekt met wervelende wolken van ijzer en silicaten. De techniek biedt unieke mogelijkheden om ook de eigenschappen van veel andere reeds bekende exoplaneten te bepalen.

Dit resultaat is vandaag door de GRAVITY Collaboration bekendgemaakt in een publicatie in het tijdschrift Astronomy and Astrophysics, waarin zij waarnemingen van de exoplaneet HR 8799 e presenteren die met optische interferometrie zijn verkregen. Deze exoplaneet werd in 2010 ontdekt in een baan rond de jonge hoofdreeksster HR 8799, die op een afstand van ongeveer 129 lichtjaar in het sterrenbeeld Pegasus staat.

Voor het vandaag gepresenteerde resultaat, dat nieuwe eigenschappen van HR 8799 e onthult, was een instrument met een zeer hoge resolutie en gevoeligheid nodig. GRAVITY kan de vier afzonderlijke hoofdtelescopen van ESO’s Very Large Telescope door middel van een techniek die interferometrie wordt genoemd aan elkaar koppelen, om zo een grotere telescoop na te bootsen. Zo ontstaat een ‘supertelescoop’ – de VLTI – die het licht uit de atmosfeer van HR 8799 e kan verzamelen en nauwkeurig kan scheiden van het licht van zijn moederster.

Interferometrie is een techniek waarmee astronomen een ‘supertelescoop’ kunnen maken door verschillende kleinere telescopen met elkaar te verbinden. De VLTI van ESO is een interferometrische telescoop die ontstaat door combinatie van twee of meer van de hoofdtelescopen van de VLT of alle vier de kleinere hulptelescopen. Dat resulteert in een telescoop die tot wel 25 keer meer oplossend vermogen heeft dan elke hoofdtelescoop afzonderlijk.

HR 8799 e is een ‘super-Jupiter’ – een planeettype dat in ons zonnestelsel niet voorkomt. De planeet is zowel zwaarder als veel jonger dan alle planeten die om de zon draaien. Met een leeftijd van slechts 30 miljoen jaar is deze exoplaneet jong genoeg om wetenschappers inzicht te geven in het ontstaansproces van planeten en planetenstelsels. De exoplaneet is uiterst onherbergzaam – de resterende energie van zijn vorming en een krachtig broeikaseffect jagen zijn temperatuur op tot ongeveer 1000 °C.

Het is voor het eerst dat optische interferometrie is gebruikt om details van een exoplaneet te onthullen, en de nieuwe techniek heeft een spectrum van ongekende kwaliteit opgeleverd dat tien keer gedetailleerder is dan eerdere waarnemingen.

Het nieuwe resultaat bouwt voort op de reeks baanbrekende ontdekkingen van GRAVITY, zoals de waarneming vorig jaar van gas dat met dertig procent van de lichtsnelheid net buiten de waarnemingshorizon om het superzware zwarte gat in het centrum van de Melkweg kolkt. Het is ook een nieuwe toevoeging aan het toch al uitgebreide arsenaal aan methoden dat beschikbaar is voor de telescopen en instrumenten van ESO – en maakt zo de weg vrij voor nog veel meer indrukwekkende ontdekkingen.

Exoplaneten kunnen op verschillende manieren worden waargenomen. Sommige zijn indirect, zoals de radiële-snelheidsmethode van ESO’s instrument voor de jacht op exoplaneten, HARPS, dat de snelheidsverandering meet die de zwaartekracht van een planeet bij zijn moederster teweegbrengt. Directe methoden, zoals de techniek die tot dit resultaat heeft geleid, behelzen waarnemingen van de planeet zelf, in plaats van zijn effect op zijn moederster.

Luchtfoto van het waarnemingsplatform op de top van de berg Paranal (eind 1999), met de vier 8,2m Unit Telescopes (UT's) en verschillende installaties voor de VLT-interferometer (VLTI). Drie 1,8-m VLTI-hulptelescopen (AT's) en paden van de lichtstralen zijn op de foto ingetekend. Er zijn ook enkele van de 30 "stations" te zien waar de AT's worden neergezet voor waarnemingen en van waaruit de lichtstralen van de telescopen de interferometrische tunnel eronder in kunnen. De rechte structuren zijn steunen voor de rails waarop de telescopen van het ene naar het andere station kunnen bewegen. Het interferometrische laboratorium (gedeeltelijk ondergronds) bevindt zich in het midden van het platform.

Bron:

Nieuwsbrief European Southern Observatory (ESO) van 27 maart 2019