zwerfplaneet

Artist impression van de ontdekte zwerfplaneet. Let op, dit is in infrarood. In zichtbaar licht zou de planeet een zeer zwakke dieprode kleur hebben.

Eerste zwerfplaneet ooit ontdekt

11 reacties / Universum, Wetenschap, Zonnestelsel / Door / 14 november 2012

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.
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.

Lees ook
‘Zwerfplaneten komen vaker voor dan aan sterren gebonden planeten’
‘Honderdduizend zwerfplaneten per ster in melkweg’

Bronnen
CFBDSIR2149-0403: a 4-7 Jupiter-mass free-floating planet in the young moving group AB Doradus ?, ESO, 2012

Zwerfplaneten zijn vrijwel alleen op te sporen door hun zwaartekrachtslens-effect.

‘Zwerfplaneten komen vaker voor dan aan sterren gebonden planeten’

1 reactie / Universum, Wetenschap / Door / 23 mei 2011

“Eenzame” planeten, uit hun zonnestelsel geslingerd door zwaartekrachtseffecten, kunnen 50 procent vaker voorkomen dan planeten bij sterren.

Microlensing spoort zwerfplaneten op

Zwerfplaneten zijn vrijwel alleen op te sporen door hun zwaartekrachtslens-effect.
Zwerfplaneten zijn vrijwel alleen op te sporen door hun zwaartekrachtslens-effect.

De meeste planeet-zoektechnieken, denk aan sterverduistering en sterschommelingen meten – vinden alleen werelden dicht bij sterren. Maar met microlenzen – waarbij een planeet langs een achtergrondster beweegt en de zwaartekrachtsput tijdelijk als vergrootglas werkt – vind je ook planeten die verder weg liggen.

Takahiro Sumi van de Osaka Universiteit in Japan en collega’s hebben gedurende ongeveer twee jaar 50 miljoen sterren in de Melkweg ten minste een keer per uur waargenomen. Ze vonden 10 objecten van ongeveer de massa van Jupiter, die niet bij een ster leken te horen.

Hun techniek kan het bestaan van onzichtbare gastheersterren niet uitsluiten (de bewegingen zijn namelijk niet periodiek), maar de metingen suggereren dat de planeten minstens zo ver staan van hun ster als Saturnus van de zon (m.a.w. tien keer de afstand van de aarde tot de zon). Zij betogen dat de schaarste van de planeten afgebeeld bij een brede scheidingen van hun gastheersterren suggereert dat ongeveer driekwart van de 10 nieuwe objecten niet gebonden zijn aan de sterren.

Nauwkeurige uitlijning

Tien objecten klinkt niet als veel, maar microlenzen gebeurtenissen zijn zeer zeldzaam, omdat de precieze uitlijning van een achtergrond ster, de planeet “lens” en de Aarde vereist is en het heelal is groot. Extreem groot.  Op grond hiervan berekenden de onderzoekers, dat de nieuwe waarnemingen impliceren dat zwerfplaneten vijftig procent vaker voorkomen dan planeten rond gastheersterren hebben en bijna twee keer zo vaak als sterren in de Melkweg.

Niet alle astronomen zijn het eens met dit hoge aantal, maar dat er een aanzienlijk aantal zwerfplaneten bestaat is wel zeker. Een fascinerende mogelijkheid is dat zwerfplaneten leven kunnen herbergen onder een dikke isolerende ijslaag, waarbij radioactief verval de energie levert. Bij een planeet ter grootte van Jupiter zou de effectieve temperatuur nauwelijks dalen – Jupiter zendt nu al bijna 2,5 maal zoveel warmte uit als de planeet ontvangt van de zon. Ook een superaarde zou in staat zijn om leven te onderhouden door radioactieve processen. Eerder is gesuggereerd dat annihilatie van donkere materie in zwerfplaneten in het centrum van de Melkweg, deze warm zou kunnen laten houden, maar met het uitblijven van empirisch bewijs lijkt deze hypothese minder populair.

Bron:
Nature

Een bruine dwerg in een baan om een witte dwerg. Bron: Gemini Observatory

Bruine dwerg: Koude ster of hete planeet?

5 reacties / Universum, Wetenschap / Door / 27 januari 2021

Een bruine dwerg, is dat een ster, zo warm als een tropisch bad of een planeet, zo heet dat deze uit zichzelf al aangename temperaturen bereikt? De nieuwste ontdekking van infraroodtelescoop Spitzer, een gasreus zeven keer zo zwaar als Jupiter, is waarschijnlijk de missing link tussen planeet en ster.

De bruine dwergster, op 63 lichtjaar afstand van de aarde, wordt voorlopig aangeduid met de weinig poëtische naam WD 0806-661 B. Deze dwerg staat op 2500 astronomische eenheden (een AE is de afstand aarde-zon, 150 miljoen km) van de hoofdster. Aan de oppervlakte van de bruine dwerg, heersen met dertig graden boven nul, aardse temperaturen.

De hoofdster is een A-klasse witte dwerg. Witte dwergsterren zijn het uitgedoofde, witgloeiende restant van een ster met ongeveer de massa van de zon.

Nieuwe spectraalklassen Y en T voor bruine dwerg

Vroeger dachten astronomen dat rode M-dwergen de zwakste sterren zijn. Met de ontdekking van bruine dwergen zijn er twee nieuwe spectraalklassen ingevoerd voor deze extreem zwakke sterren: T en Y, waarbij Y de koelste is. WD 0806-661 B is bijvoorbeeld een Y0-dwerg.

Een bruine dwerg in een baan om een witte dwerg. Bron: Gemini Observatory
Een bruine dwerg in een baan om een witte dwerg. Bron: Gemini Observatory

Bruine dwergen zijn gasbollen met te weinig massa om proton-proton kernfusie in gang te zetten. Voor proton-proton fusie moet een ster minimaal 0,08 zonsmassa zijn (80 Jupitermassa’s). Technisch gesproken zijn bruine dwergen dus geen volwaardige sterren. Wel kan een bruine dwerg van meer dan 0,013 zonsmassa’s (13 Jupitermassa’s) deuterium fuseren. Omdat deuterium zeldzaam is, geven dergelijke dwergen maar weinig straling af en doven op een gegeven moment uit. De ondergrens voor bruine dwergen is omstreden en varieert van 5-60 Jupitermassa’s.

De bruine dwerg ligt qua grootte tussen rode dwergsterren en gasreuzen in.
Een bruine dwerg ligt qua grootte tussen rode dwergsterren en gasreuzen in. Bron

Eigenlijk is zeven maal de massa van Jupiter te klein om zelfs voor bruine dwerg door te kunnen gaan. Het object staat te ver af van zijn ster om zich uit een planetaire schijf te kunnen vormen. Volgens de op dit moment populaire astrofysische modellen, althans; bijvoorbeeld Jupiter staat maar op vijf astronomische eenheden van de zon. Dus wordt er toch van uitgegaan dat WD 0806-661 B een bruine dwerg is.

Nieuw domein voor leven?

Onderzoekers denken door de ontdekking van dit mysterieuze object de invloed van de inwendige temperatuur op atmosferische patronen te kunnen vaststellen.
Het geeft ook exobiologen een nieuwe habitat voor leven om over na te denken. Wellicht komen er waterwolken in voor. En kunnen door het universum zwervende bruine dwergen, bacteriën in waterdruppeltjes, van energie voorzien. Wie weet, zelfs leven dat uit meer cellen bestaat. Op zich bevat dit object genoeg vrije energie voor eenvoudig leven.

Bronnen
Astronomical Journal Letters
New Scientist

Een zwerfplaneet verandert al binnen korte tijd in een ijsbal.

Zwerfplaneet zonder zon kan leven herbergen

2 reacties / Universum, Wetenschap / Door / 8 februari 2011

Iedereen die wel eens met een simulatieprogramma van een zonnestelsel heeft gespeeld, weet dat het als een zonnestelsel nog niet in evenwicht is, het geregeld voorkomt dat planeten het zonnestelsel uit worden geschoten. Wij hoeven ons voorlopig geen zorgen te maken, de eerstkomende miljarden jaren is de omloopbaan van de aarde en die van de andere planeten in het zonnestelsel stabiel. Toch zijn er astronomen die nadenken over de vraag hoe het met de aarde of een vergelijkbare planeet af zou lopen als deze door een bijna-botsing de leegte van de interstellaire ruimte in wou worden geslingerd.

Miljarden jaren onder de grond

Een zwerfplaneet verandert al binnen korte tijd in een ijsbal.
Een zwerfplaneet verandert al binnen korte tijd in een ijsbal.

Op aarde levert de zon achtennegentig procent van alle energie. Zonder zon zou de aarde binnen enkele maanden veranderen in een ijsbal met uiteindelijk aan de oppervlakte vastgevroren zuurstof- en stikstofijs. Toch zou niet alle leven op aarde uitsterven. We weten nu dat er diep onder de grond heel veel bacteriën en archaeae leven die niet op zonlicht, maar op de vervalproducten van radioactiviteit of van het omzetten van gesteente gedijen. Zelfs al de rest van de aarde veranderd zou zijn in een ijsbal, zouden diep onder de aardoppervlakte bacteriekolonies nog betere tijden afwachten.

Oceaan diep onder het ijs
Onderzoekers hebben nu berekend, dat niet alleen onderaards leven, maar zelfs primitief oceanisch leven een miljarden jaren durende reis door de interstellaire ruimte zou kunnen overleven. Bij hun berekeningen gingen ze uit van een superaarde met een massa van ongeveer drietiende maal aarde tot enkele aardmassa’s. Allesbepalend is hierbij de hoeveelheid water. Een planeet met een oceaan van vier kilometer diep (zoals op aarde) zou meer dan 3,5 maal zo zwaar als de aarde moeten zijn. Is sprake van een ijslaag of kooldioxidelaag van honderden kilometers dik zoals bijvoorbeeld op de Jupitermanen Ganymedes en Europa , dan zouden zich op een planeet van drietiende aardmasa of meer al oceanen kunnen vormen die miljarden jaren vloeibaar blijven.

Bacteriekwekende wormen

Levensvormen zoals deze twee meter lange buiswormen zijn waarschijnlijk de hoogste levensvorm op een zwerfplaneet.
Levensvormen zoals deze twee meter lange buiswormen zijn waarschijnlijk de hoogste levensvorm op een zwerfplaneet.
Dit leven zou waarschijnlijk veel lijken op het leven zoals dat zich op aarde rond onderzeese vulkanische bronnen ontwikkelt. Grote wormen zouden in symbiose met bacteriën de laatste resten chemische energie uit de vulkanische bronnen proberen te halen.

Voor intelligent leven is er waarschijnlijk te weinig energie. Onze hersenen slokken een vijfde van alle energie die we gebruiken op, dit voor een orgaan dat misschien een procent of drie van ons totale gewicht uitmaakt. Vergisten, het zonder zuurstof afbreken van organische stoffen, brengt twintig keer zo weinig energie op als aerobe afbraak, de manier waarop het menselijk lichaam energie opwekt.

Zou zich toch intelligent leven ontwikkeld hebben, de natuur is veel vindingrijker dan we vaak denken, dan zouden de levensprocessen waarschijnlijk zeer traag verlopen. Kortom: ze vormen waarschijnlijk geen aangenaam gezelschap voor actieve zuurstofademers als wij. Gelukkig kennen zwerfplaneten weinig bezoekers…