Er worden jaarlijks honderden nieuwe exoplaneten ontdekt. Tot nog toe zijn de ontdekte exoplaneten ongeveer zo groot als Jupiter. Op het moment van schrijven staat de teller van het aantal ontdekte planeten buiten ons zonnestelsel op iets meer dan 5.000. Maar wat is een exoplaneet precies en hoe worden deze ontdekt?

Een exoplaneet is een planeet die rond een andere ster dan de Zon draait. Dus alle planeten rond de Zon zijn ‘gewone’ planeten. Stel Saturnus zou om een andere ster draaien, dan zou het een exoplaneet zijn geweest.

In dit artikel vertel ik hoe exoplaneten worden gevonden en wat de precies definitie van een exoplaneet is volgens de internationale astronomische unie.

Hoe worden exoplaneten gevonden?

Het vinden van exoplaneten is een onderwerp wat een steeds grotere rol speelt binnen de natuurkunde en vooral de sterrenkunde. De vraag is er buitenaards leven speelt een steeds grotere rol. Hoe zou dit leven er uit kunnen zien en op wat voor soort plekken/planeten kan dit leven ontstaan.

Om dit soort vragen te onderzoeken, moeten veel planeten worden ontdekt en onderzocht. Er zijn veel methodes om exoplaneten te ontdekken. Er zijn er echter maar 5 die ook echt worden gebruikt.

Directe waarneming

Via de directe waarneming techniek proberen wetenschappers een planeet om een ster te fotograferen. Bij deze methode kan je de exoplaneet dus daadwerkelijk zien. Het nadeel van deze methode is dat een planeet veel minder licht uitstraalt dan de ster waar deze omheen draait.

Een ster straalt al gauw een miljard keer zoveel zichtbaar licht uit als een planeet. In het infrarode spectrum is dit een stuk minder. Alsnog zendt een ster in infrarood licht al snel tienduizend keer zoveel licht uit als de planeet die om de ster heen draait. In vergelijking met een ster straalt een exoplaneet dus heel weinig licht uit. Hierdoor is deze techniek om planeten te vinden niet altijd even succesvol.

Mocht er via deze techniek een planeet worden gevonden, dan kan de verkregen data een aantal dingen over de planeet zeggen. De direct imaging kan iets vertellen over hoe groot een planeet is en op welke afstand deze van zijn ster staat.

Radiale snelheid

Met deze techniek wordt er gekeken naar de beweging van een ster door zijn planeet. Een planeet draait om een ster heen omdat de ster zwaartekracht op de planeet uitoefent. Maar andersom geldt hetzelfde principe. Ook een ster komt in beweging door de zwaartekracht van de planeet. De ster zal hierdoor een beetje bewegen met een bepaalde snelheid, de radiale snelheid.

Bij deze techniek wordt gekeken naar deze snelheid. Met deze snelheid kan de massa van de desbetreffende planeet worden berekend. Ook de afstand tot de ster en de periode van de exoplaneet kan worden gevonden.

Transit

Transit betekent voorbijgang. Als een planeet voor een ster voorbij gaat, dekt deze een deel van de zonnestralen af. Met deze techniek kijk je dan ook naar de hoeveelheid licht van een ster wanneer er een exoplaneet voorbij/voorlangs gaat. Doordat een deel van het uitgestraalde licht wordt afgedekt, ontvangt een telescoop voor een korte periode minder licht.

Je kan met deze lichtafname berekenen hoe groot een planeet is en of deze een atmosfeer heeft en uit welke stoffen deze atmosfeer zou bestaan. Maar ook de afstand tot de ster en de periode van de planeet om zijn ster kan met deze methode worden achterhaald. Het nadeel van deze techniek is dat het vooral grote planeten dicht rond een ster kan vinden. Kleinere planeten die ver weg staan worden zelden gevonden. 

Met dik 3,5 duizend ontdekkingen is dit de meest succesvolle techniek als het gaat om het vinden van exoplaneten.

Microlensing

Bij de microlensing techniek, wordt er gebruik gemaakt van de zwaartekracht van een object dat voor een ster langs gaat. Net als materie wordt ook licht door een zwaar object aangetrokken. Als een planeet rond een ster op de juiste plek staat, kan deze het licht zo afbuigen, dat het naar ons toekomt. Hierdoor zal de ster net wat helderder zijn dan normaal.

Het voordeel van deze methode is dat ook planeten die ver weg van een ster staan worden gevonden. Ook kan er met deze methode naar veel meer sterren worden gekeken. Zo kan de radiale snelheid techniek exoplaneten tot 100 lichtjaar ver weg ontdekken terwijl microlensing planeten kan vinden die veel verder weg liggen.

Een nadeel is dat het meestal eenmalige evenementen zijn. Dus je hebt ten eerste veel geluk nodig dat je het evenement waarneemt en ten tweede heb je relatief weinig data van zo een waarneming omdat het maar één keer gebeurt. In principe is dit niet meteen een probleem. Dit komt doordat de data die wordt verkregen ook heel erg betrouwbaar is. Er is weinig achtergrond straling die als het ware als een grote vlek voor de goede data zit.

Met deze planeet kunnen wetenschappers achterhalen hoe zwaar de desbetreffende exoplaneet is en op welke afstand deze rond zijn ster draait.

Astrometrie

Astrometrie lijkt heel erg op de radiale snelheid methode. Bij deze methode kijk je niet naar de snelheid van een ster, maar naar de positie van een ster. Doordat de ster door de planeet in beweging wordt gebracht, zoals besproken bij de radiale snelheid, bevindt deze zich op verschillende tijden op verschillende plekken. Dit is voor de Zon in onderstaande afbeelding weergegeven.

Positie Zon
Positie van de Zon door de tijd heen. De Zon wordt voornamelijk door Jupiter en Saturnus in beweging gebracht.

Deze techniek is voor het eerst laat in 18e eeuw gebruikt door William Herschel. Hiermee is het de oudste methode waarmee naar exoplaneten wordt gezocht. desondanks is deze techniek techniek nog niet succesvol. Er is op dit moment pas 1 planeet ontdekt met deze techniek. Maar daar moet binnenkort verandering in gaan komen.

Gaia is een ruimtetelescoop die honderd duizenden planeten observeert. Op 13 juni 2022 wordt er voor de derde keer een hele hoop data van Gaia voor het publiek beschikbaar gemaakt. De verwachting is dat er duizenden nieuwe planeten worden ontdekt allemaal gevonden via de astrometrie methode.

Een voordeel is dat er via deze techniek ook grote planeten ver weg rond een ster kunnen worden gevonden. Via deze techniek kan de afstand van de planeet tot de ster, de periode van de exoplaneet rond zijn ster en de massa van de planeet worden bepaald.

Via dit exoplaneten archief van NASA kan je zien welke planeten wanneer en via welke methode zijn ontdekt. Verder is er nog vele meer informatie over het ster-planeten systeem te vinden.

Wat is een exoplaneet?

Exo betekent buiten. Exoplaneet betekent dan ook een planeet buiten ons zonnestelsel. De meest simpele definitie van een exoplaneet is dan ook dat het een planeet is dat rond een andere ster dan de Zon draait. Maar wat is dan een planeet? De Internationale Astronomische Unie (IAU) heeft in 2006 een planeet als volgt gedefinieerd:

  • Een planeet moet rond de Zon draaien. De maan is dus geen planeet omdat het in de basis rond de Aarde draait.
  • De planeet moet een ronde bol zijn, dit gebeurt wanneer een planeet zwaar genoeg wordt.
  • Een planeet moet zijn baan schoongeveegd hebben. Dit betekent dat de planeet overduidelijk het grootste object is in zijn baan.

Nu is het zo dat alle hemellichamen die we rond andere sterren vinden relatief groot zijn. Daarom voldoen ze eigenlijk altijd aan de voorwaarden gemaakt door de IAU. Dat vooral grote planeten worden gevonden komt weer doordat de huidige technieken meestal alleen maar grote objecten kunnen vinden. Als je dus een object om een andere ster vind, is het al bijna zeker een exoplaneet. 

Voor nu is dat geen probleem. Maar als de technieken steeds beter worden, zullen er ook kleinere objecten worden gevonden die we in ons zonnestelsel geen planeet zouden noemen. Is dit dan nog wel een exoplaneet?

Op dit moment moeten er wellicht andere voorwaarden komen voor wat een exoplaneet is. En misschien krijgen we dan ook exomanen en exoplanetoiden. 

Wanneer heb je nou te maken met een planeet, een dwergplaneet of een maan? Lees de volgende blog om daar achter te komen:

Wat is het verschil tussen een maan een planeet en een dwergplaneet?