Veel sterloze exoplaneten – astronomen ontdekken tot 170 eenzame kleine planeten tegelijk
Hobo-zwervers: astronomen hebben tussen de 70 en 170 eenzame planeten ontdekt in een groep dicht bij jonge sterren – meer dan ooit tevoren. Deze planeten draaien niet om hun moedersterren, maar bewegen zich geïsoleerd door de ruimte. Het grote aantal van deze geïsoleerd in een relatief kleine ruimte werpt nieuw licht op de mogelijke mechanismen van vorming van dergelijke sterloze exoplaneten, rapporteren onderzoekers in het tijdschrift Nature Astronomy.
De meeste van de tot nu toe bekende planeten maken deel uit van een systeem: ze draaien om een of meer sterren en worden gevormd in de schijf van gas en stof die rond hun ster draait. Maar er is ook alleen Ongebonden planeten die door de ruimte drijven zonder een moederster. Onder deze sterloze planeten bevinden zich beide: Rotsplaneten ter grootte van de aarden ook Grote gasreuzen, sommige kijken zelfs uit op bruine dwergen.
Gerichte achtervolging
Astronomen die samenwerken met Nuria Merit-Roig van Purdue University hebben het grootste aantal sterloze exoplaneten tot nu toe gevolgd. Voor hun studie evalueerden ze waarnemingsgegevens van 20 jaar en van verschillende telescopen om te zoeken naar solitaire planeten verborgen in het hogere consortium van sterren dicht bij Schorpioen. Het is ongeveer 420 lichtjaar verwijderd en bevat veel jonge, eerste sterren die een paar miljoen jaar oud zijn.
Omdat sterloze planeten geen licht reflecteren, heeft het onderzoeksteam in meer dan 80.000 afbeeldingen gezocht naar de zwakke thermische signalen van geïsoleerde planeten, maar ook naar de bewegingen van omringende sterren. “We hebben de precieze bewegingen, kleuren en helderheid van tientallen miljoenen bronnen in een groot deel van de lucht gemeten”, legt Miret-Roig uit.
Tot 170 niet-sterrenparken
De uitbetaling was verrassend hoog: het team kon tussen de 70 en 170 geïsoleerde planeten in de twee regio’s volgen. Het brede bereik komt voort uit het feit dat er veel onzekerheid bestaat over de leeftijd van hemellichamen. Maar aangezien leeftijd hun thermische straling en dus hun helderheid bepaalt, is het mogelijk dat sommige van de lichtste objecten bruine dwergen zijn.
Maar zelfs als we aannemen dat er 70 exoplaneten zonder sterren zijn, is dit de grootste groep van dergelijke geïsoleerde planeten die ooit is geïdentificeerd. “We wisten niet hoeveel mensen we konden verwachten en we zijn blij dat we er zoveel hebben gevonden”, zegt Merritt Roig. De meeste van deze exoplaneten zijn gasreuzen die minstens zo groot zijn als Jupiter. De astronomen waren ook niet in staat om een bepaalde afwijking in de verdeling te ontdekken – de planeten waren relatief gelijkmatig over het waarnemingsveld verdeeld.
Een planeet zonder sterren in elke vierkante graad – tenminste
Het aantal solitaire planeten maakt het mogelijk conclusies te trekken over hoe vaak zulke sterloze zwervers voorkomen. In het onderzochte deel van de hemel was de verhouding van deze exoplaneten ten opzichte van sterren en bruine dwergen 0,045, volgens het rapport van de astronomen. Gemiddeld waren er 0,5 tot één sterloze planeet per vierkante graad in het waarnemingsveld.
Hieruit kan worden geconcludeerd dat er waarschijnlijk veel meer van dergelijke geïsoleerde planeten in de ruimte zijn dan lang werd aangenomen. “Er kunnen miljarden van deze vrij zwevende reuzenplaneten door de Melkweg zwerven zonder een gastster”, legt Roigs collega Hervé Bowie uit. Dit komt overeen met eerdere schattingen Tot 50 miljard dollar Dergelijke planeten kunnen in onze melkweg bestaan.
Op het spoor van eenzame planeten in de ruimte.© ESO
Hoe zijn de eenzame planeten ontstaan?
Het grote aantal van deze hemellichamen roept de vraag op hoe deze solitaire er uitzagen. Sommige astronomen geloven dat de meeste van hen gevormd zijn in planetaire systemen. Later werden ze door zwaartekrachtsverstoring veroorzaakt door gewone planeten of nabije sterren uit hun systeem verdreven. Andere onderzoekers geloven dat de eenzame objecten waarschijnlijk afkomstig zijn van de lokale ineenstorting van gaswolken – vergelijkbaar met de manier waarop sterren worden gevormd.
“De grote steekproef van geïsoleerde exoplaneten biedt ons een uitstekende gelegenheid om theorieën over ster- en planeetvorming te testen”, leggen de onderzoekers uit. Zoals ze ontdekten, laten de huidige modellen van instorting van gaswolken een veel kleiner aantal kluizenaars zien dan waargenomen. “Je zou een verhouding van 0,009 tot 0,019 verwachten – zeven keer lager dan wat onze metingen laten zien”, zegt Merritt Roig.
Astronomen schatten dat minstens tien procent van hun sterloze planeten, en misschien meer dan 30 procent, oorspronkelijk niet als solitaire dieren verschenen. Als alternatief kunnen ze deel hebben uitgemaakt van een planetair systeem en vervolgens zijn verdreven. “Planeten met de massa van Jupiter zijn relatief moeilijk te verwijderen, wat betekent dat er mogelijk meer kleine, afgezonderde planeten van de aarde in onze melkweg zijn”, zegt Merritt Roeg. (Natuurlijke astronomie, 2021; doi: 10.1038/s41550-021-01513-x)
Cowell: Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO)
“Coffee fanatic. Gamer. Award-winning zombie aficionado. College student. Hardcore internet proponent. Twitter guru. Subtly charming bacon nerd. Thinker.”