Dansen met de Sterren – CHEOPS- en TESS-ruimtetelescopen ontdekken gesynchroniseerde planetaire banen

Over de afgelopen jaren is de belangstelling voor astronomie enorm gestegen – en dat met goede reden. Tussen de inspanningen van bedrijven zoals SpaceX (SPCX ) om mensen naar Mars te brengen en de verbluffende ontdekkingen van de James Webb Space Telescope (JWST), is er geen tekort aan indrukwekkende prestaties om van te genieten. Zo hebben astronomen onlangs aangekondigd dat ze een sextet van planeten hebben ontdekt die een gesynchroniseerd baanpatroon en een ‘preciese wals’ vertonen. Deze ontdekking, die oorspronkelijk werd bestempeld als een ‘onoplosbaar raadsel’, werd mogelijk gemaakt door een gezamenlijke inspanning van teams van de Universiteit van Bern en de Universiteit van Genève.

Het HD110067-systeem

De sextetten van planeten bevinden zich in een systeem dat ‘HD110067’ wordt genoemd. Wat ze zo interessant maakt, is een zeldzame harmonische resonantie, waarbij de planeten een gesynchroniseerd baanpatroon volgen. Deze intrigerende opstelling was aanvankelijk een puzzel, omdat alleen de banen van de twee binnenste planeten duidelijk waren uit de eerste TESS-gegevens. Echter, nauwkeurige waarnemingen van CHEOPS verduidelijkten de banen van de resterende planeten, waardoor een unieke keten van resonanties in opeenvolgende paren (3:2, 3:2, 3:2, 4:3, 4:3) werd onthuld.

Een resonantieketen wordt uitgedrukt als een verhouding gebaseerd op rotaties rond een ster gedurende een vaste tijdsperiode. De antecedent/teller verwijst naar het aantal rotaties dat de binnenste planeet heeft voltooid, terwijl de consequent verwijst naar die van de buitenste planeet in het paar. Wat belangrijk is aan deze bevinding, is de mate van synchronisatie.

“Onder de meer dan 5000 exoplaneten die rond andere sterren dan onze Zon zijn ontdekt, zijn resonanties niet zeldzaam, noch zijn systemen met meerdere planeten.

Wat echter buitengewoon zeldzaam is, is het vinden van systemen waarbij de resonanties zich uitstrekken over zo’n lange keten van zes planeten” – Dr. Hugh Osborn, CHEOPS-bezoeker aan de Universiteit van Bern

In wezen geven de gevonden verhoudingen (3:2, 3:2, 3:2, 4:3, 4:3) aan dat elk van de volgende gebeurtenissen in exact dezelfde tijd zal plaatsvinden.

• 3 omwentelingen van planeet één = 2 omwentelingen van planeet twee
• 3 omwentelingen van planeet twee = 2 omwentelingen van planeet drie
• 3 omwentelingen van planeet drie = 2 omwentelingen van planeet vier
• 4 omwentelingen van planeet vier = 3 omwentelingen van planeet vijf
• 4 omwentelingen van planeet vijf = 3 omwentelingen van planeet zes

Als gevolg hiervan is deze ontdekking HD110067 nu gemarkeerd als een belangrijk systeem voor toekomstige studies, aangezien de heldere aard van de ster gedetailleerde onderzoeken naar de atmosferen en samenstellingen van de planeten moet vergemakkelijken, wat mogelijk onthult of ze gas- of waterrijk zijn. Astronomen hebben opgemerkt dat deze bevindingen veelbelovend zijn voor toekomstige verkenningen, met name met instrumenten zoals de James Webb Space Telescope, om de aard van exoplanetaire systemen te begrijpen.
https://youtu.be/2rrODAG7nmI

Het benutten van de transitmethode met telescopen

De eerder genoemde ontdekking was voornamelijk mogelijk gemaakt door het gebruik van de zogenaamde “transitmethode” – een veelgebruikte techniek voor het ontdekken van exoplaneten, planeten buiten ons zonnestelsel. Deze methode omvat het monitoren van de helderheid van sterren in de loop van de tijd om periodieke verduistering te detecteren, wat aangeeft dat een planeet mogelijk voor de ster langs beweegt en een klein deel van het licht blokkeert.

*Afbeelding alleen voor illustratieve doeleinden*

Hier is een meer gedetailleerde uitleg:

Observatie van sterlicht: In de transitmethode observeren astronomen het licht dat door een ster wordt uitgezonden over een langere periode. Met ruimtetelescopen zoals Kepler, TESS, of grondgebaseerde telescopen monitoren ze continu de helderheid van duizenden sterren.

Transitgebeurtenissen: Wanneer een planeet een ster omcirkelt, bestaat de kans dat hij rechtstreeks tussen de ster en de waarnemer passeert. Dit evenement staat bekend als een “transit”. Wanneer dit gebeurt, blokkeert de planeet een klein deel van het licht van de ster, waardoor er een kleine maar merkbare daling in de helderheid optreedt.

Regelmatige verduisteringspatronen: Als het licht van een ster op regelmatige intervallen dimt, suggereert dit dat een planeet de ster omcirkelt en herhaaldelijk eroverheen transiteert. De hoeveelheid licht die de planeet blokkeert kan astronomen informatie geven over de grootte van de planeet. Grotere planeten blokkeren meer licht, waardoor er een grotere daling in de helderheid optreedt.

Orbital periode en afstand: De frequentie van de transit (hoe vaak het licht dimt) geeft informatie over de orbital periode van de planeet, dat wil zeggen hoe lang het duurt om één baan rond zijn ster te voltooien. Dit helpt op zijn beurt bij het schatten van de afstand van de planeet tot zijn ster.

Oriëntatiespecifiek: De transitmethode werkt alleen als de baan van de planeet rand-on (edge-on) is gezien vanuit ons standpunt. Als de baan zodanig gekanteld is dat de planeet nooit voor de ster langs komt vanuit ons perspectief, zal de transitmethode deze niet detecteren.

Voordeel voor grootte- en atmosferestudies: De transitmethode is bijzonder effectief voor het bepalen van de grootte van de planeet. Bovendien kan, wanneer gecombineerd met spectroscopie, informatie worden verkregen over de samenstelling van de atmosfeer van een planeet.

Vervolgobservaties: Nadat een potentiële exoplanet via de transitmethode is gedetecteerd, worden vaak verdere waarnemingen en analyses uitgevoerd om het bestaan te bevestigen en de eigenschappen gedetailleerder te bestuderen.

Tot nu toe is de transitmethode zeer succesvol geweest in de zoektocht naar exoplaneten, en heeft bijgedragen aan de ontdekking van duizenden exoplaneten sinds het begin van de jaren 2000. Ze is vooral effectief voor het vinden van planeten die dicht bij hun ster liggen, zoals die in de bewoonbare zone waar de omstandigheden geschikt kunnen zijn voor vloeibaar water — een cruciaal ingrediënt voor leven zoals wij dat kennen.

Ruimtetelescopen

Hoewel de James Webb Space Telescope de publieke aandacht heeft getrokken sinds de lancering, is het zeker niet het enige apparaat dat door astronomen vandaag wordt gebruikt. In feite werd de ontdekking van deze gesynchroniseerde planeten gedaan door de volgende.

CHEOPS (Characterizing Exoplanet Satellite):

Gelanceerd in 2019, wordt CHEOPS beheerd door de European Space Agency (ESA), met bijdragen van verschillende Europese landen. Het is ontworpen om bekende exoplaneten die om heldere sterren draaien te observeren. Het primaire doel is om de groottes van deze planeten met hoge precisie te meten. Door de planetenafmetingen te bepalen en deze informatie te combineren met bestaande gegevens over de massa’s van de planeten, kunnen wetenschappers hun dichtheden berekenen en zo hun samenstellingen afleiden.

*Afbeelding alleen voor illustratieve doeleinden*

Meer specifiek richt CHEOPS zich op exoplaneten variërend van aarde-grootte tot Neptunus-grootte. Het streeft ernaar meer gedetailleerde informatie over deze werelden te bieden, waarvan vele zijn ontdekt door andere missies zoals de Kepler-telescoop. Dit gebeurt via de eerder beschreven ‘transitmethode’, waarbij de daling in sterlicht wordt gemeten wanneer een planeet voor zijn gastster passeert.

TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite):

Gelanceerd in 2018, wordt TESS beheerd door de in de Verenigde Staten gevestigde National Aeronautics and Space Administration – beter bekend als NASA. Terwijl CHEOPS bedoeld is om bekende exoplaneten te observeren, heeft TESS als hoofddoel ze te ontdekken door de helderste sterren aan de hemel te monitoren. Het richt zich met name op het vinden van aarde-grote en super-aarde-grote planeten.

Om zijn doel te bereiken, onderzoekt TESS de hele hemel, verdeeld in talrijke sectoren, waarbij elke sector ongeveer een maand wordt geobserveerd. Deze uitgebreide surveybenadering heeft TESS in staat gesteld duizenden nieuwe exoplaneten te ontdekken. Net als CHEOPS maakt TESS ook gebruik van de transitmethode om exoplaneten te detecteren. De all-sky surveybenadering helpt bij het identificeren van planeten rond een breed scala aan stertypes, inclusief die het dichtstbij en het helderst zijn, en dus gemakkelijker voor vervolgstudies.

Beide telescopen zijn belangrijke bijdragers aan het veld van exoplanetonderzoek. Terwijl CHEOPS zich meer richt op het bestuderen van bekende exoplaneten in meer detail, is TESS ontworpen om nieuwe exoplaneten te vinden en toe te voegen aan de snelgroeiende catalogus van deze verre werelden. Hun bevindingen helpen ons niet alleen de eigenschappen van exoplaneten te begrijpen, maar dragen ook bij aan de bredere zoektocht naar potentieel bewoonbare werelden buiten ons zonnestelsel.

Industrie spelers

Mensen zijn van nature ontdekkingsreizigers. In de loop der tijd hebben we voortdurend gezocht naar en ons aangepast aan het leven in vrijwel alle extreme omgevingen over de hele wereld. Vooruitkijkend, als mensen onze aangeboren drang om onze horizon te verbreden willen blijven vervullen, zal dat afhangen van vooruitgang in de wetenschap en de ruimtevaartsector. Met dat in gedachten zijn hier enkele van de vele bedrijven die aan zo’n toekomst werken.

*De onderstaande cijfers waren accuraat op het moment van schrijven en kunnen veranderen. Potentiële investeerders dienen de cijfers te verifiëren*

Beursgenoteerd

1. Northrop Grumman Corporation

NOC Prijsgrafiek

Northrop Grumman Corporation (NOC ), een toonaangevend wereldwijd beveiligingsbedrijf, speelt een cruciale rol in de vooruitgang van ruimtevaart en -verkenning. Beroemd om zijn innovatie in ruimtevaarttechnologie, is Northrop Grumman van groot belang geweest in verschillende grootschalige ruimtemissies. Een belangrijk hoogtepunt van zijn ruimte-activiteiten is de aanzienlijke bijdrage aan de James Webb Space Telescope, waarmee zijn expertise in het ontwikkelen van complexe ruimtesystemen wordt aangetoond.
De betrokkenheid van het bedrijf bij de ruimte strekt zich uit tot de productie van satellieten, bijdragen aan het International Space Station en de ontwikkeling van lanceervoertuigen. Met een sterke focus op technologieën van de volgende generatie en een robuuste portefeuille in defensie en ruimtevaart, blijft Northrop Grumman een sleutelspeler in het vormgeven van de toekomst van ruimtevaart, waardoor het een aantrekkelijke prospect is voor investeerders die kijken naar de uitbreidende fronten van de ruimtevaart- en defensiesector.

2. Lockheed Martin Corporation

LMT Prijsgrafiek

Lockheed Martin Corporation (LMT ) staat als een reus in de ruimtevaart- en defensiesector en levert een aanzienlijke bijdrage aan de ruimteverkenning. Als een grote contractant voor NASA, strekt de expertise van Lockheed Martin zich uit over het ontwerpen en bouwen van geavanceerde ruimtevaartuigen en satellieten. Opmerkelijk is hun integrale rol in projecten zoals het Orion Multi-Purpose Crew Vehicle, bedoeld om menselijke verkenning van de diepe ruimte mogelijk te maken. De betrokkenheid van de onderneming bij satelliettechnologie, ruimteprobes en deelname aan Mars-verkenningsmissies, inclusief de Mars Rovers, onderstreept hun cruciale rol in het bevorderen van ons begrip van de ruimte.
De voortdurende investeringen van Lockheed Martin in ruimtetechnologie, inclusief initiatieven op het gebied van raketafweersystemen en ruimteverkenning, positioneren het als een aantrekkelijke keuze voor investeerders die geïnteresseerd zijn in de groeiende ruimte-industrie. Deze toekomstgerichte benadering sluit aan bij de wereldwijde drang naar nieuwe fronten in de ruimte, waardoor Lockheed Martin een sleutelspeler is zowel in nationale defensie als in de toekomst van ruimteverkenning.

3. Boeing Company

BA Prijsgrafiek

Boeing heeft een lange geschiedenis in de ruimtevaart en is een belangrijke bijdrager aan talrijke ruimtemissies en -initiatieven. Het bedrijf is betrokken geweest bij projecten variërend van de productie van satellieten tot de ontwikkeling van ruimtevaartuigen. Opmerkelijk is dat Boeing een grote partner is in het International Space Station (ISS)-programma en de ontwikkeling van het CST-100 Starliner-ruimtevaartuig, ontworpen om bemanning naar het ISS en andere potentiële bestemmingen in een lage aardbaan te vervoeren.
De betrokkenheid van Boeing bij ruimteverkenning vormt een belangrijk onderdeel van zijn uitgebreide portefeuille in de ruimtevaart en defensie, waardoor het een prominente speler in de industrie is.

Privé-eigendom

SpaceX

SpaceX, geleid door visionaire ondernemer Elon Musk, staat aan de voorhoede van de particuliere ruimteverkenningsindustrie. Hoewel het niet beursgenoteerd is, heeft SpaceX aanzienlijke aandacht getrokken van investeerders en de ruimtegemeenschap dankzij zijn baanbrekende prestaties.

Het bedrijf heeft de ruimtevaart gerevolutioneerd met zijn herbruikbare rakettechnologie, waardoor de kosten voor toegang tot de ruimte aanzienlijk zijn verlaagd. Zijn Falcon-raketten en Dragon-ruimtevaartuig zijn centraal geworden in zowel vracht- als bemanningsmissies naar het International Space Station. Bovendien heeft SpaceX’s ambitieuze Starlink-project tot doel wereldwijde internetdekking te bieden via een constellatie van satellieten, wat hun innovatieve benadering van ruimtegebaseerde diensten laat zien. Het bedrijf leidt ook de inspanningen naar kolonisatie van Mars met de ontwikkeling van het Starship-ruimtevaartuig.

De voortdurende vooruitgang en disruptieve aanpak van SpaceX in de ruimtevaartsector maken het een bedrijf van groot belang voor potentiële toekomstige investeerders en een sleutelspeler in het vormgeven van de toekomst van ruimteverkenning en -reizen.

Blue Origin

Slotgedachten

Hoewel ontdekkingen zoals deze ver verwijderd kunnen lijken van het dagelijks leven, vergroot elke ontdekking ons begrip van het universum. Dit begrip wordt vervolgens toegepast op inspanningen die al door bedrijven zoals hier genoemd worden ondernomen – of het nu gaat om een missie naar Mars of het delven van asteroïden voor kostbare metalen.