De ontdekking van een prachtige gigantische planeet vanuit een dwergster
Het is in tegenspraak met eerdere aannames over planeetvorming: astronomen hebben een verrassend massieve planeet ontdekt die zich in een nauwe baan rond een zeer kleine ster bevindt. Deze exoplaneet heeft een massa van minstens 13 keer die van de aarde en draait in slechts 3,7 dagen om een koele dwergster die negen keer kleiner is dan de zon. Volgens modellensimulaties zou de hoeveelheid materie in de schijf rond de ster waaruit deze planeet tevoorschijn kwam veel groter zijn dan eerder werd waargenomen bij sterren met een lage massa.
In stellaire systemen geldt meestal de regel: hoe groter de moederster, hoe massiever de planetaire kinderen. Omdat zowel sterren als planeten ontstaan uit een gemeenschappelijke bron van grondstoffen: nadat een ster is gevormd door de opeenhoping van gas en stof, wordt zijn circumstellaire schijf uiteindelijk het reservoir voor de vorming van zijn planeten. De massa van materie heeft een typische relatie met de massa van een ster. Daarom hebben planeten met zeer kleine sterren meestal een relatief lage massa. Eerdere waarnemingsgegevens van protoplanetaire schijven op zogenaamde ultrakoele dwergsterren passen hier ook in. Tegen deze achtergrond lijkt de huidige ontdekking van een internationaal team van astronomen zeer verrassend.
Op het spoor van kleine stellaire planeten
Astronomen onder leiding van Jomundur Stefansson van de Universiteit van Princeton zijn gespecialiseerd in het zoeken naar planeten die rond ultrakoele dwergsterren draaien: om dit te doen, gebruikten ze de zogenaamde ‘bewoonbare zone-planeetzoeker’ – een astronomische spectrograaf gemonteerd op de Hobby-Eberly-telescoop van het McDonald Observatorium in Texas. Wetenschappers kunnen zich richten op kleine, levensvriendelijke planeten in een baan rond dwergsterren. Om vloeibaar water mogelijk te maken, zouden ze dicht bij hun sterren moeten cirkelen, zodat ze voldoende zwakke straling zouden ontvangen.
Deze kleine afstand, gecombineerd met de lage massa van ultrakoele sterren, resulteert in een signaal dat een planeetdetector in de bewoonbare zone kan detecteren: de zwaartekracht van de planeet beïnvloedt de beweging van de ster, wat wordt weerspiegeld in subtiele veranderingen in het lichtspectrum. Het meten van de zogenaamde radiale snelheid maakt het ook mogelijk om conclusies te trekken over de omlooptijd en de massa van de planeet. In het huidige geval concentreerde het team van wetenschappers zich op een ultrakoele dwergster genaamd LHS 3154. Zijn massa is ongeveer negen keer minder dan die van onze zon.
Serieuze verrassing
Zoals blijkt uit gegevens van de Habitable Zone Planet Finder, draait de planeet in werkelijkheid in slechts 3,7 dagen rond. Maar het is geen kleine rotsachtige planeet: uit berekeningsresultaten blijkt dat de massa minstens 13 keer de massa van de aarde is. LHS 3154b is dus bijna net zo zwaar als onze planeet Neptunus. Deze verhouding tussen stermassa en planeetmassa is twee keer zoveel als eerder bekend. ‘We hadden niet verwacht zo’n massieve planeet rond een ster met een lage massa te ontdekken’, zegt co-auteur Suvrath Mahadevan van de Pennsylvania State University in University Park.
Volgens de auteurs is het bestaan van deze gigantische planeet moeilijk te verklaren op basis van de huidige aannames over de samenstelling van de planeet. Dit blijkt ook uit modelsimulaties van mogelijke vormingsmechanismen in het LHS 3154-systeem: de hoeveelheid materie waaruit LHS 3154b is voortgekomen moet dus minstens tien keer groter zijn dan eerder werd aangetroffen in protoplanetaire schijven met een lage massa. sterren.
“Dus volgens de verwachtingen was er eigenlijk niet genoeg vaste massa om deze planeet te vormen”, zegt Mahadevan. “Maar het is er wel, dus misschien moeten we nu ons begrip van de vorming van planeten en sterren opnieuw onderzoeken. Opnieuw wordt duidelijk hoe weinig we weten over het universum.”
Bron: Pennsylvania State University, gespecialiseerd artikel: Wetenschap, doi: 10.1126/science.abo0233
“Analist. Schepper. Zombiefanaat. Fervente reisjunkie. Popcultuurexpert. Alcoholfan.”