Hoe weet men dat de nieuw ontdekte exoplaneet altijd met 1 kant naar zijn ster gericht is?

paul, 42 jaar
1 oktober 2010

onlangs is een exoplaneet ontdekt op 20 miljard lichtjaar afstand. Deze heeft men gevonden door de kleine verschillen van de baan die de ster beschrijft waar deze planeet omheen draait.
Dus men ziet de planeet zelf niet. Hoe kan men dan weten dat de planeet altijd met 1 kant naar zijn ster is gericht?

Antwoord


Goede vraag!

Er is in eerste instantie een theoretisch argument, dat verklaart waarom ook de Maan altijd met dezelfde kant naar ons kijkt.  Dat argument is getijdenwerking.  Door de getijden wordt een lichaam wat uitgerekt naar de aantrekker toe: de dichtste kant wordt dikker, en de achterkant trekt van de aantrekker weg (niet omdat ze afgestoten wordt, wel omdat de aantrekking kleiner is dan die die het centrum van het lichaam voelt).  Als het lichaam sneller rond zijn as draait dan de baanbeweging, dan ligt de getijdenbult altijd een beetje voor op de richting naar de aantrekker: er moet voortdurend materie bewegen, en die heeft door wrijvingskrachten een zekere tijd nodig om zich te verplaatsen; om die reden treedt vloed altijd op nadat de Maan haar hoogste punt bereikt heeft.  De kracht die de aantrekker uitoefent op de uitstulping die vooropligt is groter dan deze op de uitstulping die achterop ligt, omdat de laatste verder van de aantrekker verwijderd is.  Het netto effect is dan dat de aantrekker de rotatie van het lichaam tegenwerkt en dus vertraagt.

Door getijden wordt de rotatie dus vertraagd.  Een evenwicht wordt slechts gevonden wanneer de rotatie en baanbeweging volledig gesynchroniseerd zijn, wanneer de rotatieperiode dus gelijk geworden is aan de baanperiode.  Of en hoe snel dit gebeurt, hangt af van de sterkte van de getijdenkracht, en dat kan men berekenen.  De massa van de aantrekker speelt een rol: de zwaardere Aarde heeft de rotatie van de Maan al kunnen synchroniseren, maar de 80 maal minder zware Maan heeft hetzelfde nog niet kunnen doen met de Aarde, en zal trouwens nooit tijd genoeg krijgen om het proces af te werken.  Ook de onderlinge afstand speelt een rol: hoe dichter de lichamen bij elkaar zitten, hoe sneller het gebeurt.

Dezelfde fysica treedt op bij dubbelsterren en sterren met exoplaneten.  Kunnen we ook experimenteel nagaan of het klopt? Jawel, maar dan moeten we die exoplaneten wel kunnen zien.  Daarvoor volstaat het inderdaad niet dat men weet dat er een exoplaneet is, door de schommelingen van de snelheid van de ster.  De bijkomende waarneming kunnen we doen bij exoplaneten die hun ster (gedeeltelijk) bedekken, omdat wij ons nu toevallig in het baanvlak bevinden.  Gedurende de bedekking zien we een minimale helderheid van het systeem, maar ook tussen de bedekkingen neemt men soms waar dat de helderheid verandert: ze is iets groter wanneer de planeet achter de ster zit, en iets kleiner wanneer ze aan onze kant zit.  De verklaring daarvoor is juist die synchrone rotatie.  De kant die permanent naar de ster kijkt, is warmer en dus helderder dan achterkant, en we zien de planeet dus beter wanneer die hete kant naar ons toekijkt. Indien de planeet niet synchroon roteerde, zou de temperatuur aan het oppervlak voortdurend veranderen, en zou het contrast tussen voor- en achterkant veel kleiner zijn.

Die waarneming heeft men al veelvuldig kunnen doen voor vrij grote planeten dicht bij hun moederster, en het klopt goed met de theoretische voorspelling.  Het is op grond van deze overeenkomst dat men ook uitspraken durft doen over planeten die men (nog) niet kan zien en waarvoor men dus geen rechtstreekse verificatie heeft.  Wat men voor die planeten immers wel kent, zijn de massa van de aantrekkende ster en de afstand tussen beide lichamen, en dat zijn - met de leeftijd van de ster - precies de gegevens die men nodig heeft om theoretische voorspellingen te kunnen doen.
   

 

Reacties op dit antwoord

Er zijn nog geen reacties op deze vraag.

Enkel de vraagsteller en de wetenschapper kunnen reageren op een antwoord.

Zoek andere vragen

© 2008-2024
Ik heb een vraag wordt gecoördineerd door EOS vzw