Kepler-10c: INAF ontdekt een mogelijke "Waterwereld"

Een internationaal onderzoeksteam onder leiding van het Nationaal Instituut voor Astrofysica (INAF) heeft een zeer nauwkeurige meting gedaan van de massa van de exoplaneet Kepler-10c, waaruit blijkt dat deze waarschijnlijk grotendeels uit waterijs bestaat . Het onderzoek, gepubliceerd in het tijdschrift Astronomie en Astrofysica , maakte gebruik van gegevens verzameld door de High Accuracy Radial velocity Planet Searcher for the Northern hemisphere (HARPS-N) spectrograaf, geïnstalleerd bij de Telescopio Nazionale Galileo (TNG) op de Canarische Eilanden . De analyse bevestigde bovendien de aanwezigheid van een derde planeet binnen het Kepler-10-stelsel , wat waardevolle nieuwe informatie opleverde voor ons begrip van de processen van planeetvorming en de oorsprong van ons zonnestelsel.

Aan de hand van ongeveer 300 radiale snelheidsmetingen die met HARPS-N werden uitgevoerd, konden onderzoekers met ongekende nauwkeurigheid de massa en dichtheid van Kepler-10c, een exoplaneet die rond de ster Kepler-10 draait, schatten. In dit planetenstelsel bevindt zich onder meer Kepler-10b, de eerste rotsachtige superaarde die door de Kepler-missie van NASA werd ontdekt, met een omlooptijd van minder dan één aarddag , en Kepler-10c, een planeet die wordt geclassificeerd als sub-Neptunus met een omlooptijd van 45 dagen. De massa van Kepler-10c is al lang onderwerp van discussie. De schattingen zijn tegenstrijdig, waardoor de samenstelling ervan moeilijk te bepalen is.

De HARPS-N-gegevens werden verwerkt met behulp van een nieuwe methode die corrigeert voor instrumentele effecten en variaties in de magnetische activiteit van de moederster, zelfs bij een lage intensiteit. De analyses, die onafhankelijk van elkaar door drie groepen binnen het team werden uitgevoerd, leverden consistente resultaten op . Dit onderzoek leidde tot de conclusie dat Kepler-10c hoogstwaarschijnlijk een "waterwereld" is, een planeet waarvan de massa grotendeels uit vast water (ijs) bestaat en misschien ook, voor een klein deel, uit vloeibaar water . De onderzoekers veronderstellen dat de planeet zich voorbij de condensatielijn van het water heeft gevormd, op ongeveer twee tot drie astronomische eenheden afstand van zijn ster, en vervolgens geleidelijk naar zijn huidige binnenste baan is gemigreerd.

Een belangrijk resultaat van het onderzoek is ook de bevestiging van het bestaan ​​van een derde planeet in het Kepler-10-systeem . Dit hemellichaam, dat niet door middel van transits kon worden waargenomen, werd geïdentificeerd dankzij de kleine anomalieën die het veroorzaakt in de baan van Kepler-10c, die zichtbaar waren in de variaties in de transittijden van laatstgenoemde. Deze methode is analoog aan de methode die leidde tot de ontdekking van Neptunus, gebaseerd op de waargenomen verstoringen in de baan van Uranus. De eerder veronderstelde "spookplaneet" heeft nu een nauwkeurig bepaalde omlooptijd van 151 dagen en een geschatte minimale massa, dankzij de nauwkeurigheid van de radiale snelheidsmetingen van HARPS-N. Luca Borsato van INAF in Padua, tweede auteur van het artikel, merkt op : " De analyse van radiale snelheden en transittijdvariaties, zowel afzonderlijk als in combinatie, heeft resultaten opgeleverd die een uitstekende overeenstemming laten zien over de parameters van de derde planeet, waardoor eerdere onnauwkeurige schattingen van zijn eigenschappen zijn gecorrigeerd ."

Aldo Bonomo van INAF in Turijn, eerste auteur van het artikel, onderstreept het belang van de ontdekking in de theoretische context : " Het bestaan ​​van 'waterwerelden' is voorspeld door modellen van planetaire vorming en migratie, maar we hebben nog geen definitieve bevestiging. Ongeveer vijftien planeten rond sterren die vergelijkbaar zijn met de zon, zoals Kepler-10c, lijken echter exact de samenstelling te hebben die door deze modellen wordt voorspeld. De definitieve bevestiging van het bestaan ​​van 'waterwerelden' zou kunnen komen uit de studie van hun atmosfeer met de James Webb-ruimtetelescoop, aangezien we verwachten dat ze bijzonder rijk zijn aan waterdamp ."

Bestudering van het Kepler-10-systeem levert belangrijke inzichten op in de vorming van planeten rond hun sterren. Superaardes zoals Kepler-10b en sub-Neptunussen zoals Kepler-10c, die veel voorkomen in de Melkweg maar niet in ons zonnestelsel, spelen een sleutelrol in ons begrip van de diversiteit aan werelden die rond andere sterren draaien . Door de samenstelling van sub-Neptuniaanse planeten te analyseren en te bepalen of ze ijsrijk of ijsarm zijn, kunnen we belangrijke inzichten krijgen in hun oorsprong en de vroege vorming van planetenstelsels, waaronder het onze. Om te begrijpen hoe en waar deze planeten ontstaan ​​en welke migratiebewegingen ze maken richting hun moederster, moeten we terug in de tijd om meer details te ontdekken over het ontstaan ​​van de aarde en mogelijk ook van het leven zelf.