Sterren zijn in verhouding tot de planeten die er omheen draaien zo fel dat het voor astronomen vaak onmogelijk is om ze te fotograferen. De meeste van de ruim zesduizend exoplaneten zijn ontdekt doordat ze voor hun ster langstrekken en daarbij een deel van het sterlicht blokkeren. Slechts enkele tientallen keren is het wetenschappers gelukt om het licht afkomstig van planeten direct waar te nemen. Het gaat dan meestal om grote en hete planeten.
De nu ontdekte Bèta Pictoris d is met een massa van 2,4 keer die van Jupiter een stuk lichter dan zusterplaneten Bèta Pictoris b en Bèta Pictoris c. Door dit formaat is de gasreus kouder en ongeveer 100 keer zwakker dan de eerder ontdekte en gefotografeerde planeten rondom de ster. De ontdekte planeet heeft een wijde baan, ongeveer 25 keer de afstand tussen de aarde en de zon.
De ontdekking werd gedaan met het ERIS-instrument (Enhanced Resolution Imager and Spectrograph) van de Very Large Telescope (VLT) van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) in Noord-Chili. De ontdekking is daarna bevestigd met ruimtetelescoop James Webb. Bèta Pictoris is een veelbestudeerde ster op zo’n 63 lichtjaar van de aarde in het zuidelijke sterrenbeeld Schilder. De ster wordt omringd door een jonge schijf van stof en gas en geeft astronomen een inkijkje in de ontstaansgeschiedenis van planetenstelsels.
Toevallige ontdekking
“Dit was een toevallige ontdekking”, zegt hoofdauteur Ben Sutlieff (Universiteit van Edinburgh, VK). "In eerste instantie wilden we een andere planeet – Bèta Pictoris b – bestuderen om te zien hoe deze in de loop van de tijd verandert.” In de bestaande beelden kwamen de wetenschappers echter een nieuwe planeet op het spoor.
Op archiefbeelden van zowel de instrumenten ERIS als SPHERE van de VLT was de planeet zichtbaar. Sommige van die beelden zijn al 11 jaar oud. “Bèta Pictoris d lijkt al die tijd verstoppertje met ons te spelen en pas nu kunnen we zeggen dat we hem hebben gevonden”, zegt mede-auteur Jayne Birkby (Universiteit van Oxford, VK).
Nieuwe planeten
Bèta Pictoris is nu het tweede planetenstelsel, na HR 8799, waarin meer dan twee planeten rechtstreeks zijn gefotografeerd. Deze systemen kunnen wetenschappers veel leren over hoe verschillende exoplaneten eruitzien in dezelfde vormingsomgeving.
Met volgmetingen hopen de wetenschappers de samenstelling van de atmosfeer van de nieuwe planeet te kunnen bepalen. Ook kan ESO’s in aanbouw zijnde Extremely Large Telescope mogelijk meer planeten ontdekken rondom Bèta Pictoris. “Dit planeetsysteem is een uitstekend laboratorium voor het bestuderen van planeetvorming”, aldus Sutlieff. “Het laat zien hoe verschillende planeten ontstaan. En uiteindelijk levert dat kennis op over ons eigen zonnestelsel, waar we planeten hebben met zeer verschillende banen en uiteenlopende massa’s.”
Bèta Pictoris d verklaart ook de bijzondere vorm van de eerder ontdekte puinschijf rondom de jonge ster. Omdat de scherpe rand van die schijf niet veroorzaakt kon zijn door de zwaartekracht van de twee eerder gevonden planeten, waren er al aanwijzingen dat er een lichtere planeet in een ruimere baan rondom de ster draait.
“Het is mooi om te zien dat een planeetsysteem dat we al zo goed kennen toch nog een verrassing produceert”, besluit mede-auteur Matthew Kenworthy (Sterrewacht Leiden). “Bovendien kwamen we dit op het spoor via ERIS, een instrument waaraan wij vanuit NOVA in Nederland aan hebben bijgedragen.”