Het Duitse blad Der Spiegel meldt, dat rond de nabije dwergster Proxima Centauri zich een aardachtige planeet in de bewoonbare zone bevindt. Wat betekent dit, en wat zijn de gevolgen?
Aardachtige planeet Der Spiegel is een Duits kwaliteitsblad, maar geen wetenschappelijke publicatie. Vandaar dat we dit bericht onder voorbehoud publiceren. Uit het artikel van Der Spiegel [1] blijkt, dat volgens hun bron – vermoedelijk een astronoom die bij ESO werkt – de ESO een planeet heeft waargenomen met ongeveer de massa van de aarde, die zich in een omloopbaan rond Proxima Centauri zou bevinden. Dit zou uitermate groot nieuws zijn.
Artist impression van een ijswereld die om Proxima Centauri draait. – manyworlds.space
Alpha Centauri A en B vormen een dubbelster (met beide sterren iets groter en heter dan de zon), waaromheen de rode dwergster Proxima Centauri draait. Dit is de dichtstbijzijnde ster die we kennen. Alpha Centauri A en B kunnen we wel, maar de zeer lichtzwakke Proxima Centauri niet met het blote oog zien.
Jupiterachtige planeet
Al eerder is om Proxima Centauri een planeet ontdekt. Het ging in dit geval om een Jupiter-achtige planeet op ongeveer 0,7 AE (100 miljoen km van de dwergster, ruwweg de afstand zon-Venus). Omdat Proxima Centauri veel lichtzwakker is dan de zon, is dat ver buiten de Goldilock-zone waar vloeibaar water kan bestaan. Volgens de anonieme bron zou er nu een tweede planeet zijn ontdekt op 0,08 AE. Dat is op 12 miljoen km afstand, vier keer zo dicht als Mercurius bij de zon staat. En, heel belangrijk, binnen de Goldilockzone. Dat betekent, dat zich op de planeet vloeibaar water kan vormen, en daarmee leven mogelijk is.
Kunnen we deze planeet bereiken?
Op dit moment is dat onpraktisch: deze ster is plm 466 000 maal verder van de aarde verwijderd dan de zon. Met de huidige stand van de rakettechniek zou een reis duizenden jaren duren. Met een afstand van 4,2 lichtjaar bevindt deze exoplaneet zich binnen bereik van technologie zoals we die in deze eeuw zullen ontwikkelen. Pas als we geen reactiemassa meer mee hoeven te nemen in raketten (zoals de EM Drive belooft, en ook met laservoortstuwing of lichtzeilen mogelijk is), zal het mogelijk zijn de reisduur te verkorten tot minder dan een mensenleven. De gevolgen zouden groot zijn. De mensheid heeft zich dan uitgebreid tot buiten ons zonnestelsel. We zouden dan een galactische soort worden.
Een planeet zonder een ster waar deze omheen draait. Volgens astrofysische theorieën moet het er in de Melkweg van wemelen, maar ze vinden is uiterst lastig, omdat zwerfplaneten nauwelijks tot geen licht uitzenden. Voor het eerst is er nu een zwerfplaneet gevonden, op ongeveer 100 lichtjaar van de aarde. De zwerfplaneet werd ontdekt door haar warmtestraling.
Artist impression van de ontdekte zwerfplaneet. Let op, dit is in infrarood. In zichtbaar licht zou de planeet een zeer zwakke dieprode kleur hebben.
De zwerfplaneet CFBDSIR2149, een gasreus enkele malen zwaarder dan Jupiter, kon ontdekt worden omdat deze nog vrij heet is (een oppervlaktetemperatuur van plusminus 300 kelvin, dus rond de 27 graden Celsius). Uit de veel hetere diepten ontsnapt weliswaar enige zeer zwakke dofrode straling, maar de gasreus is het helderst in het infrarood. De gasreus maakt deel uit van een zwerm jonge sterren, Doradus AB Moving Group, met een ouderdom van enkele honderden miljoenen jaren.
Naast de bevestiging van het bestaan van zwerfplaneten, op zich al een interessante ontdekking, kan deze gasreus ook zeer waardevolle astrofysische informatie leveren. We weten nu ongeveer wat de temperatuur is van een gasreus die niet wordt verstoord door een naburige ster.
Loading player…
De temperaturen vlak aan de oppervlakte van deze gasreus zijn in principe voldoende voor het onderhouden van eencellig leven. Hoewel er aardse bacteriën bekend zijn die alleen in de lucht zijn aangetroffen, is niet bekend of zij hun hele levenscyclus in de lucht doorbrengen. Het is niet uit te sluiten dat een vorm van eencellig leven of wellicht zelfs meercellige levensvormen in de atmosfeer van deze gasreus zouden kunnen leven. Wel is de hoeveelheid beschikbare vrije energie uiteraard erg laag: alleen de warmtestraling in de kern. Ter vergelijking: op aarde wordt slechts twee procent van alle energie geleverd door de aarde zelf. Wellicht is een vorm van zeer trage chemische omzetting van stoffen die uit thermodynamisch evenwicht zijn voor bacteriën mogelijk.
Bij de ster Alfa Centauri, de ster die het dichtste bij de zon staat, is een planeet ongeveer zo groot als de aarde ontdekt. Tot nog toe werd dit niet voor mogelijk gehouden. Groot nieuws, want nu kunnen we op weg naar een andere wereld.
Artist impression van de ontdekte exoplaneet bij Alfa Centauri. Bron: ESO
Lichtste exoplaneet ooit bij zonachtige ster
Europese astronomen die op de sterrenwacht ESO in Chili werken, hebben een planeet met omgeveer de massa van de aarde ontdekt in het Alfa Centauri driedubbelsterstelsel. Dit stelsel ligt het dichtste bij de aarde. Het is ook de lichtste exoplaneet ooit ontdekt bij een zonachtige ster. De planeet werd ontdekt met behulp van HARPS, een instrument verbonden aan de 3,6 meter telescoop van het La Silla Observatorium van ESO in Chili. La Silla ligt op 2400 meter hoogte en grenst aan de kurkdroge Atacama woestijn, wat ideale waarnemingscondities oplevert.
Alfa Centauri is in Nederland wat minder bekend omdat de ster diep aan de zuidelijke sterrenhemel staat (en wij het sterstelsel dus niet waar kunnen nemen), maar het is na Sirius A en Canopus de helderste ster aan onze hemel. De reden: Alfa Centauri staat op slechts 4,2 lichtjaar afstand en is daarmee één van de weinige sterren die wij met fusie- of antimaterieaandrijving (wat de bestaande natuurkunde toelaat) in een menselijk leven zouden kunnen bereiken. Het sterstelsel bestaat uit drie sterren: de zonachtige sterren Alfa Centauri A en B en een verder liggende rode dwerg, die op dit moment van de drie het dichtste bij de aarde staat en daarom Proxima Centauri is gedoopt.
De Europeanen ontdekten de planeet doordat de zwaartekracht van de planeet Alfa Centauri B licht doet schommelen. De aarde doet dat ook met de zon, het barycentrum van het aarde-zon systeem ligt rond de 450 km van het zwaartepunt van de zon. Het barycentrum van de zon en Jupiter ligt net boven het zonsoppervlak en is hiermee veel makkelijker waarneembaar. De reden dat de meeste ontdekte exoplaneten zo zwaar zijn als Jupiter. Dat maakt de prestatie van de astronomen formidabel – ze stelden de ‘schommel’ vast door de rood- en blauwverschuiving te meten. In dit geval was de gemeten ‘schommel’ slechts 51 centimeter per seconde, ongeveer de snelheid van een kruipende baby of slinger van een grote staartklok. Nog nooit eerder is een zo grote precisie bereikt.
Alfa Centauri B is iets kleiner en minder helder dan de zon. De neiuw-ontdekte planeet is echter veelheter dan de aarde, omdat de planeet op slechts 6 miljoen km van het centrum van Alfa Centauri B staat. Ter vergelijking: Mercurius, de planeet die het dichtste bij de zon staat en waar overdag lood smelt, staat op 58 miljoen km. Alleen de nachtzijde van de planeet – gezien de korte afstand tot de ster zal de planeet waarschijnlijk altijd dezelfde kant naar zijn ster gewend houden – komt dus in aanmerking voor bewoning. Om precies te zijn: de smalle strook waar net een glimp van Alfa Centauri B boven de horizon staat, want daar zijn zonnecollectoren te plaatsen. Uiteraard is met fusiereactoren of een andere onafhaneklijke energiebron ook de rest bewoonbaar te maken. Gezien de hoge zwaartekracht en de afwezige rotatie zullen vermoedelijk de nodige vluchtige componenten en water aanwezig zijn, die door kolonisten gebruikt kunnen worden. Helemaal donker zal het niet zijn op de nachtzijde, omdat Alfa Centauri A op 11 tot 35 maal de afstand aarde-zon staat en dus een helderheid van 0,1-1% van die van de zon zal hebben.
Volgens het team is de ontdekking ook om andere redenen significant. De aanwezigheid van dit type exoplaneten wijst erop dat er vermoedelijk meer exoplaneten zijn. Andere resultaten van HARPS en de sateliet Kepler laten duidelijk zien dat de meeste exoplaneten met lage massa zich in dergelijke systemen bevinden.
Op astronomisch gezien korte afstand, 22 lichtjaar, ligt de drievoudige ster Gliese 667. In principe is dit stelsel relatief makkelijk te bereiken met bijvoorbeeld een generatieschip of antimaterieaandrijving. Hoe zou het planetenstelsel dat rond de kleinste ster van het drietal, Gliese 667 c, wentelt, er uit zien? Enkele videokunstenaars hebben daarover nagedacht. Grijp je kans en maak je klaar voor een ontdekkingsreis naar onder meer de mogelijk bewoonbare superaarde Gliese 667 Cb, een planeet die niet één, maar drie zonnen heeft en waar een jaar dat korter duurt dan een aardse maand…
Giese 667C ziet er vanaf de superaarde uit als een rode zon, enkele malen zo groot als onze zon. De reden is dat de planeet zeer dicht op deze rode dwerg staat.
Nu er steeds meer exoplaneten opduiken, worden er ook steeds meer kandidaatwerelden bekend die zich in de bewoonbare zone bevinden, met andere woorden: leven kunnen bevatten. Een van de interessantste kandidaten is Gliese 581. Hoe zouden we naar Gliese 581 kunnen reizen? Check de video.
Op veertig lichtjaar afstand bevindt zich waarschijnlijk een enorme planeet met een honderden kilometers diepe oceaan. Dat blijkt uit metingen van Luikse astronomen.
Een oceaanplaneet met twee manen. Bron: Luciano Mendez/Wikipedia
Zichtbare ster met zonnestelsel
55 Cancri A is een zonachtige ster op ongeveer veertig lichtjaar afstand. Met een schijnbare magnitude van 6 is de ster nog net zichtbaar zonder verrekijker of telescoop. De ster staat in het sterrenbeeld Kreeft.
Uniek aan de ster is dat het een van de weinige is die tenminste vijf planeten heeft. De binnenste van deze planeten, 55 Cancri e is ontdekt in 2005 en kreeg sindsdien veel aandacht van astronomen. Verschillende onderzoeksgroepen hebben de veranderingen in positie van de ster waaromheen deze planeet draait gemeten. Daaruit trokken ze de conclusie dat 55 Cancri e acht maal zo zwaar is als de aarde en elke achttien uur rond de ster draait.
Zonder een meting van de straal van de planeet is het echter onmogelijk om vast te stellen hoe dicht de planeet is en dat is uiteraard bijzonder lastig gezien de zeer grote afstand. Als de planeet vrijwel geheel uit zware metalen bestaat kan hij zo groot zijn als de aarde. Bij een lagere dichtheid zal de planeet groter zijn. Is het een ijsreus, dan lijkt hij op Neptunus.
Oktober 2011 licht Michael Gillon n de universiteit van Luik met enige collega’s een tipje van de sluier op. Ze hebben 55 Cancri e waargenomen terwijl deze voor zijn moederster langstrok, in astronomisch vakjargon een planeetovergang. Hierbij gebruikten ze zowel de Spitzer telescoop van NASA als de Canadese MOST ruimtetelescoop.
55 Cancri e stomende oceaanwereld
Aan de hand van de lichtafzwakking kan je vrij eenvoudig berekenen hoeveel van de ster af werd gedekt door de planeet, m.a.w. hoe groot de planeet is. Op grond van hun metingen stelden Gillon en zijn collega’s vast dat de planeet twee keer zo groot in diameter is als de aarde. De oppervlakte is daarmee vier keer die van de aarde en, belangrijker, het moet dus wel net als de aarde een rotsachtige planeet zijn, want de planeet heeft met acht keer het volume en massa van de aarde, dezelfde dichtheid als de aarde.
Het is echter mogelijk nog wat meer informatie af te leiden en dat hebben de onderzoekers ook gedaan. Een rotsplaneet bestaat waarschijnlijk uit dezelfde bestanddelen als de rotsplaneten in ons eigen zonnestelsel: een combinatie van ijzer en magnesium silicium oxides. Echter, 55 Cancri e is te groot om alleen uit deze materialen te kunnen bestaan, dus moet er volgens de onderzoekers nog een “envelop” van gas of vloeistof omheen zitten.
Ze bestudeerden twee mogelijkheden. De eerste: een atmosfeer van waterstof en helium zoals rond de bekende ijsreuzen Uranus en Neptunus. Volgens hun berekeningen overleefde deze niet langer dan enkele miljoenen jaren zo dicht bij de ster. De tweede mogelijkheid is een enorme oceaan, met ongeveer de massa van een vijfde van de gehele planeet. Dat is honderd maal zoveel water als op aarde. Dit is volgens de onderzoekers waarschijnlijker omdat water minder snel de ruimte in wordt geslingerd en dus vele miljarden jaren kon bestaan.
Ergo, 55 Cancer e moet dus een waterwereld zijn volgens het team. Geen eindeloze Stille Oceaan overigens. Stel je een stomende hel voor, zo heet en zo dicht dat het water superkritisch wordt. Dat wil zeggen dat er geen verschil meer is tussen de vloeistoffase en de gasfase. De planeet kan ook ’tidally locked’ zijn, waarbij één zijde permanent naar de zon is toegewend en de andere voor eeuwig bevroren is.
Vermoedelijk wordt een dergelijke wereld geteisterd door zeer heftige stormen en ook chemici zullen hun hart ophalen aan de vele merkwaardige verbindingen die zich onder deze omstandigheden vormen.
Over enkele jaren weten we meer. Dan zal de ‘envelop’ van de planeet rechtstreeks zichtbaar zijn voor de volgende generatie, veel betere, telescopen.
De kans dat een planeet die rond een rode dwerg draait, vloeibaar water bevat is 30% groter dan tot nu toe gedacht. Erg goed nieuws, want maar liefst viervijfde van alle sterren is een rode dwerg. De kans op buitenaards leven is hiermee dan ook fiks gestegen.
In hun zoektocht naar aardachtige planeten rond andere sterren, zoeken astrobiologen naar planeten die vloeibaar water kunnen ondersteunen. Deze planeten moeten een gemiddelde temperatuur hebben die in de relatief nauwe temperatuursgrenzen op aarde valt. Over het algemeen nemen exobiologen aan dat deze temperaturen alleen in een nauwe schil om een ster kunnen bestaan: de zogenaamde Goldilocks-zone of bewoonbare (habitable) zone.
De makers van de documentaire Aurelia bedachten deze tidally locked planeet, waarvan maar de helft bewoonbaar is.
Oogbal Aarde en warme waterstofdeken?
We hebben overigens gezien dat met enig kunst- en vliegwerk deze zone flink opgerekt kan worden. Zo kunnen grotere planeten met een sterk broeikaseffect of stilstaande (’tidally locked’) planeten in ieder geval op een deel van hun oppervlak gastvrije temperaturen bieden. Zie onze artikelen hier en hier, al wijken deze planeten sterk af van de aarde. In het zonnestelsel reikt de bewoonbare zone van ongeveer de omloopbaan van Venus (0,7 AE) tot ongeveer twee keer de omloopbaan van Mars, d.w.z. de planetoïdengordel (3 AE). De omloopbaan van de aarde (1 AE) ligt hier uiteraard in, anders had ik dit stukje niet kunnen schrijven (of jij lezen).
Albedo cruciaal
Zo makkelijk is het echter niet om de grootte van de bewoonbare zone van een ster vast te stellen. Grootte en temperatuur van de ster zijn uiteraard cruciaal maar hangen ook sterk af van de omstandigheden op de exoplaneet zelf, vooral van het albedo: het percentage licht dat terug wordt weerkaatst, het heelal in. Hoe hoger het albedo (een ijsplaneet heeft bijvoorbeeld een albedo van 0,80; een zwart gat nul, een spiegel 1), hoe minder energie op de planeet achterblijft en dus hoe dichter bij de ster de bewoonbare zone ligt.
Sneeuw en ijs absorberen meeste warmtestraling
Astronomen Manoj Joshi van het National Centre for Atmospheric Science in Reading, UK, en Robert Haberle van het NASA Ames Research Centre in de buurt van San Francisco wijzen op een belangrijke nieuwe factor die de bewoonbare zone rond rode dwergsterren, 80% van alle sterren, enorm veel groter maakt.
Volgens Joshi en Haberle hangt de hoeveelheid licht die sneeuw en ijs weerkaatsen af van hun golflengte. De zon produceert de meeste stralingsenergie in de vorm van licht, dus in het voor ons zichtbare deel van het elektromagnetische spectrum. Logisch uiteraard, we zijn geëvolueerd in het zonlicht. We zouden er weinig aan hebben als we bijvoorbeeld röntgenstraling konden zien. Het albedo voor zichtbaar licht van sneeuw en ijs is respectievelijk 0,8 en 0,5.
Goed nieuws voor aliens met een kleine rode zon
De grote meerderheid, tachtig procent, van alle sterren in de hoofdreeks behoren echter tot de spectraalklasse M: rode dwergen. Deze stralen een veel groter deel van hun energie uit als infrarode straling. Wij nemen die waar als warmte. Het albedo van ijs en sneeuw op planeten die rond M-sterren zoals Gliese 436 en GJ 1214, op respectievelijk 33 en 40 lichtjaren afstand, draaien is veel lager voor infrarode straling dan voor zichtbare straling. Van ijs is deze 0,1 en voor sneeuw 0,4. Dat wil zeggen dat bijna twee keer zoveel energie wordt geabsorbeerd dan bij zichtbaar licht.
Met andere woorden: bevroren ijsplaneten absorberen veel meer energie dan op aarde. De fatale negatieve feedbackloop, die er op aarde toe leidt dat ijstijden totaal uit de hand lopen, is bij planeten die rond M-sterretjes draaien afwezig. Als een planeet als Mars dezelfde hoeveelheid straling zou ontvangen als nu, maar dan in de vorm van infraroodstraling door een rode dwerg, zouden de ijskappen snel smelten. Niet in het artikel genoemd is dat waterstof veel minder snel zou weglekken uit de atmosfeer, omdat infraroodstraling nauwelijks tot niet in staat is watermoleculen te splitsen. Wel moet dit af worden gewogen tegen de regelmatig voorkomende zware zonnevlammen op M-sterren.
Marsmannetjes?
Met andere woorden: was de zon een rode dwerg geweest, en hadden aarde en Mars even veel straling ontvangen als nu, dan hadden er heel wel Marsmannetjes kunnen bestaan die konden genieten van de grote oceaan die ooit op de plek van de noordelijke laagvlakte Utopia Planitia lag en hadden we geen ijstijden hier gehad. Het gevolg volgens beide heren: er zijn veel meer bewoonabre exoplaneten dan gedacht; de bewoonbare zone stijgt maar liefst met dertig procent in omvang van de ster af.
Ontdekking Aarde 2 nu stuk dichterbij
Spectaculair nieuws voor astrobiologen. M-sterren hebben behalve hun grote aantal namelijk nog een prettige kant. Ze zijn zo klein en licht, en de planeten draaien op zulke kleine afstanden van de ster, dat exoplaneten de ster meer laten wiebelen en dus veel makkelijker te ontdekken zijn rond een rode dwerg. Ook zijn rode dwergen veel lichtzwakker, waardoor ze planeten die er om heen draaien wat minder makkelijk overstralen. De nadruk op wat, want hun kortere afstand tot de ster maakt het aan de andere kant weer moeilijker om ze waar te nemen; per saldo is er toch een positief effect. Kortom: de kans is weer flink gestegen dat we een zusje van de aarde zullen waarnemen.
Video: Een kijkje op Aurelia, een hypothetische planeet die rond een rode dwergster draait
Astronomen hebben nu de kans berekend van het vinden van aardachtige planeten bij andere sterren, waarbij ze gebruik maakten van de laatste data van de Keplermissie. De waarschijnlijkheid van minstens één planeet in de ‘bewoonbare zone’, het temperatuursgebied waarin de temperatuur van de planeet voldoende gematigd is om vloeibaar water mogelijk te maken, is, zoals het er nu naar uitziet, enorm groot: rond een derde. Goed nieuws dus voor toekomstige sterrenreizigers.
De planetenjagende satelliet Kepler is speciaal ontworpen om aardachtige planeten rond sterren op te sporen. Dit doet de satelliet door bij honderdduizenden sterren tegelijk te letten op periodieke afzwakkingen van het sterrenlicht. Dit betekent namelijk dat er een planeet voor de sterrenschijf langs trekt. Omdat de kans dat een planeet precies tussen de ster en de aarde in staat vrij klein is, ontdekt Kepler maar een kleine fractie van alle planeten.
Kepler ontdekt exoplaneten als ze voor hun ster langstrekken. Voor een individuele planeet is die kans maar klein, maar Kepler houdt zoveel sterren tegelijkertijd in de gaten, dat er toch veel exoplaneten ontdekt worden.
Desondanks bleek de eerste 136 dagen van Kepler een ware goudmijn aan planeten op te leveren. In deze tijd bestudeerde Kepler ongeveer 150 000 sterren en vond bewijzen voor 1235 potentiële exoplaneten. Dat is een behoorlijk grote vangst, als je je realiseert dat de kans dat een exoplaneet op ongeveer de afstand van de aarde tot de zon, precies voor een zonachtige ster langs trekt, minder dan een procent is.
Sindsdien heeft het team astronomen van de Keplermissie en de teams waar ze mee samenwerken zich ook toegelegd op details van deze exoplaneten te weten proberen te komen. Het gaat hier om zoveel potentiële exoplaneten, dat ook statistische analyses mogelijk zijn. Daaruit zijn weer verschillende projecties te maken. Vandaag heeft Wesley Traub van het Californische Instituut voor Technologie in Pasadena de resultaten van precies zo’n studie bekend gemaakt. Traub heeft alleen naar de sterren gekeken die het meeste op de zon lijken, namelijk van spectraalklasses F, G en K. Onze zon is een G type ster. De stertypes O, B en A leven te kort om leven voort te kunnen brengen.
F-types zijn heter en zwaarder dan de zon, K-types iets lichter en koeler. Het meest voorkomende type ster, de rode M-dwergen, leeft zeer lang, maar exoplaneten moeten zo dicht bij dit sterretje staan om voldoende zonlicht te krijgen dat getijdeneffecten de planeet stilleggen, ongeveer zoals de maan nu ook altijd dezelfde kant naar de aarde wendt. Of dit het ontstaan van leven belemmert is overigens de vraag. Er zijn modellen bedacht waarbij dat niet zo is, bijvoorbeeld de oogbal aarde. Ook is de bewoonbare zone van M-dwergen zo smal dat de kans kleiner is dat precies hier een aardachtige planeet in rondzwerft.
De resultaten: aardachtige planeten komen evenveel voor rond zware F-sterren als rond lichte K-sterren. Wel zijn er rond lichte sterretjes veel minder kleine planeten waargenomen. Vrijwel zeker is dat volgens Traub omdat kleine planeten moeilijker te zien zijn voor Kepler. Dat geldt ook voor ons. Een overgang van de aardachtige Venus voor de zon langs is veel makkelijker waar te nemen dan van de veel kleinere Mercurius, die zo groot is als een wat uit de kluiten gewassen maan. Planeten vlak bij de ster hebben ook een veel grotere kans om voor de ster langs te bewegen. Een derde van alle planeten die Kepler vond zijn dan ook verschroeide Mercurius-achtige werelden met omlooptijden van minder dan 42 dagen. Ter vergelijking: de weinig gastvrije Mercurius 88 dagen, wat dus duidt op totaal onleefbare geblakerde rotsblokken.
Spannender is natuurlijk de ontdekking van aardachtige werelden op grotere afstand van de ster, binnen de zone waarin vloeibaar water mogelijk is. De meeste van deze planeten bevinden zich te ver van hun ster af om al door Kepler opgepikt te worden. Hoe verder van de ster, hoe langzamer planeten bewegen en hoe groter hun baan, dus hoe kleiner de kans dat ze net voor de ster langstrekken als Kepler waarneemt. Traub heeft echter een techniek ontwikkeld om dit probleem te omzeilen.
Hij heeft namelijk een empirische exponentiële wet ontdekt die beschrijft hoeveel sterren planeten hebben met een gegeven omloopperiode. Erg handig, want de omloopperiode (lengte van het jaar) hangt rechtstreeks af van de afstand tot de ster en kan dus worden gebruikt om te berekenen hoeveel sterren planeten in de bewoonbare zone hebben. Dit deed Traub, om zo tot zijn conclusie te komen: ongeveer een derde van alle FGK sterren hebben tenminste één aardachtige planeet in de bewoonbare zone. Er zijn in ons melkwegstelsel ongeveer 300 miljoen sterren. Als je bedenkt dat één op de vijf sterren in de klasse F, G of K valt, dan betekent dat alleen al in ons melkwegstelsel een duizelingwekkend aantal van 20 miljoen planeten waarop zich in theorie leven kan ontwikkelen.
We dachten dat het indelen van planeten makkelijk was. Er zijn kleine, rotsachtige planeten zoals de Aarde en Mars. Dan zijn er de gigantische gasreuzen en ijsreuzen, zoals Jupiter en Uranus. Zo is het in ons zonnestelsel tenminste ‘geregeld’. Naar nu blijkt, is dat een uitzondering. Er bestaat een derde klasse van planeten: de superaardes, die de massa van een ijsreus hebben, maar helemaal opgebouwd zijn uit vast materiaal.
Hete Jupiters (het puntje in het midden van de donkere kloof) worden naar binnen gezogen door zwaartekrachtsinteracties met de nevel binnen (die ze vervolgens opslokken). Maar hoe zit het met superaardes?
Zonnestelsel is uitzondering
Astronomen hebben zich lang afgevraagd waarom sommige planeten zich ontwikkelden tot rotsklompen en andere veranderden in een gasreus. In de gangbare theorieën had dit het een en ander te maken met de afstand tot de zon. De eerste gasreus, Jupiter, bevindt zich op een plek waar het zo koud is dat waterstof niet wegkookt uit de atmosfeer. Maar toch. Waarom bestaan er in het zonnestelsel geen planeten die half gasreus, half aardachtige planeet zijn? Tenzij je Venus zo ziet, misschien.
Astronomen hoeven zich deze vraag niet meer te stellen. Nu er steeds meer exoplaneten opduiken, wordt steeds duidelijker dat ons zonnestelsel een uitzondering is. In veel exo-zonnestelsels banjeren monsterachtig grote “hete Jupiters” op zeer korte afstand van hun moederster rond. Dit is overigens ook de reden waarom ze zo makkelijk konden worden ontdekt: ze laten daardoor de bijbehorende ster flink schommelen.
Superaardes
Ook een tweede, onverwachte nieuwe klasse planeet dook op. Aardachtige planeten, maar dan met een massa zo groot als die van ijsreuzen als Uranus of Neptunus. Onmogelijk, volgens gangbare astronomische modellen. Deze planeten zijn immers zo zwaar, dat ze waterstof en helium opslokken tot ze veranderen in een gasreus. Desondanks duikt de ene superaarde na de andere op. Uit sterbedekkingen weten we dat ze compact zijn, dus een hoge dichtheid hebben en geen extreem dichte atmosfeer. De vraag blijft uiteraard: waar komen deze superaardes vandaan? Waardoor zijn ze niet veranderd in gasreuzen? En misschien wel de belangrijkste vraag: waarom is er geen superaarde in ons zonnestelsel, bijvoorbeeld op de plek van Mars? Ons zonnestelsel blijkt steeds uitzonderlijker dan eerder gedacht.
Hoe kunnen deze superaardes zich vormen?
Haghighipour beschrijft in zijn artikel de verwarring op dit moment onder planetologen. Het is makkelijk om gasreuzen te verklaren – gasreuzen vormen zich uit lokale verdichtingen en als twee gasreuzen (of een gasreus en een aardachtige planeet) botsen, slokken ze elkaar op. Het is ook makkelijk om te verklaren hoe kleine stofjes aaneensinteren tot objecten van ongeveer een centimeter. De grote problemen zitten hem in de groei van een grootte van een knikker tot de grootte van een maan. Planetoïden, bijvoorbeeld, worden nu steeds kleiner door botsingen. Maar misschien worden sommige proto-gasreuzen drooggekookt door de centrale ster en zorgde de gasenvelop er voor dat ze makkelijk kleinere hemellichamen konden opslokken. Zou de aarde begonnen zijn als gasreus? Of zouden sterrenzaden het begin geleverd hebben?
Hete Jupiters zetten waarschijnlijk alles wat we ons kunnen voorstellen onder bizarre hemelverschijnselen totaal in de schaduw. Check deze spectaculaire video.
De spookachtige gloed wordt veroorzaakt door de felle worsteling van het magneetveld van de hete Jupiter, een Jupiterachtige gasreus die dicht bij een ster staat, met een corona-uitbarsting en het magneetveld van de ster. Het gaat hier door de korte afstand tussen beide hemellichamen om werkelijk onvoorstelbare energieën.
Astronomen verwachten daarom dat er een spookachtige gloed zal hangen aan de nachtzijde van de hete Jupiter. Als een zonnevlam door het sterke magneetveld heenbreekt, kost het een paar uur voor de ontlading helemaal is verdwenen.
De poollichten vormen zich rond de evenaar en verplaatsen zich dan naar de rest van de planeet.
