Waarnemingen met ESO’s Very Large Telescope (VLT) onder leiding van de Leidse sterrenkundige Ignas Snellen hebben, voor het eerst, de rotatiesnelheid van een exoplaneet opgeleverd. Gebleken is dat een dag op Bèta Pictoris b slechts acht uur duurt – veel korter dan de dagen op de planeten van ons zonnestelsel. De evenaar van de planeet beweegt met een snelheid van 100.000 kilometer per uur. Met dit nieuwe resultaat wordt het verband tussen massa en rotatie die in het zonnestelsel wordt gezien uitgebreid tot de exoplaneten. Soortgelijke technieken zullen astronomen straks in staat stellen om exoplaneten met behulp van de European Extremely Large Telescope (E-ELT) gedetailleerd in kaart te brengen. Het resultaat verschijnt op 1 mei in Nature.

Exoplaneet Bèta Pictoris b draait om de met het blote oog zichtbare ster Bèta Pictoris, die op 63 lichtjaar van de aarde in het zuidelijke sterrenbeeld Pictor (Schilder) staat. Deze planeet werd bijna zes jaar geleden ontdekt en is als een van de eerste rechtstreeks in beeld gebrachte exoplaneten. Hij draait op achtmaal de afstand aarde-zon om zijn moederster – geen enkele andere exoplaneet is op zo’n kleine afstand van zijn moederster gefotografeerd.

Met behulp van het CRIRES-instrument van de VLT heeft een team van Nederlandse astronomen van de Universiteit Leiden en SRON Netherlands Institute for Space Research nu ontdekt dat de equatoriale rotatiesnelheid van exoplaneet Bèta Pictoris b bijna 100.000 kilometer per uur bedraagt. Ter vergelijking: de evenaar van Jupiter heeft een snelheid van bijna 47.000 km/uur, en die van de aarde beweegt met nog geen 1700 km/uur. Bèta Pictoris b is meer dan zestien keer zo groot en heeft drieduizend keer zo veel massa als de aarde. Desondanks duurt een dag op deze planeet maar acht uur.

“Het is onbekend waardoor de ene planeet sneller roteert dan de andere”, zegt coauteur Remco de Kok (SRON, Leiden), “maar deze eerste meting van de rotatie van een exoplaneet is in overeenstemming met de trend die we in ons zonnestelsel zien: de zwaardere planeten draaien sneller. Dit moet een universeel gevolg zijn van de manier waarop planeten ontstaan.”

Met een leeftijd van ongeveer 20 miljoen jaar is Bèta Pictoris b een heel jonge planeet (vergeleken met de 4,5 miljard jaar van de aarde). Naar verwachting zal de exoplaneet mettertijd afkoelen en krimpen, waardoor hij nog sneller gaat roteren. Anderzijds bestaan er ook andere processen die de draaiing van de planeet kunnen beïnvloeden. Zo neemt de rotatiesnelheid van de aarde mettertijd af door de getijdeninteractie met onze maan.

“We hebben de golflengten van de straling die de planeet uitzendt tot op een duizendste procent nauwkeurig gemeten, wat de metingen gevoelig maakt voor de dopplereffecten die de snelheid van licht-uitzendende objecten kunnen openbaren”, zegt eerste auteur Ignas Snellen. “Met behulp van deze techniek hebben we ontdekt dat de verschillende delen van het planeetoppervlak met verschillende snelheden naar ons toe of van ons af bewegen, wat alleen maar kan betekenen dat de planeet om zijn as draait.”

Deze techniek is nauw verwant aan de dopplerbeeldtechniek die al tientallen jaren wordt gebruikt om de oppervlakken van sterren in kaart te brengen. De snelle rotatie van Bèta Pictoris b betekent dat het in de toekomst mogelijk zal zijn om een kaart van de planeet te maken, die mogelijke wolkenpatronen en grote stormgebieden laat zien.

“Met de uitstekende resolutie van de E-ELT en een beeldvormende hogedispersie-spectrograaf kan deze techniek worden toegepast op een veel groter aantal exoplaneten. Met de geplande Mid-infrared E-ELT Imager and Spectrograph (METIS) zullen we in staat zijn om zulke kaarten te maken van planeten die veel kleiner zijn dan Bèta Pictoris”, zegt Bernhard Brandl (Leiden), coauteur van de Nature-publicatie en daarnaast principal investigator van METIS.

Meer informatie

Artikel: