Planeet in baan rond opgebrande ster biedt inkijkje in het lot van ons zonnestelsel

De planeet, even groot als Jupiter, wist de eindfase van sterke uitdijing van de ster te overleven. De verwachting is dat onze zon over vijf miljard jaar op dezelfde manier aan zijn einde komt.

Gepubliceerd 18 okt. 2021 11:55 CEST
Debris

Onlangs werd een gasreus ontdekt in een baan rond een witte dwerg. Dit biedt een inkijkje in hoe ons eigen zonnestelsel er mogelijk uit komt te zien nadat de zon is opgezwollen tot een rode reus. Dat proces betekent het einde voor de meeste planeten in het binnenste deel van het zonnestelsel.

Foto van Illustration by Adam Makarenko, W. M. Keck Observatory

Op zo'n 6.500 lichtjaar afstand van ons, richting het centrum van het sterrenstelsel, bevindt zich misschien wel de ster met de meeste mazzel van onze Melkweg. Het is een grote gasplaneet die ternauwernood wist te ontsnappen aan de vernietiging tijdens de laatste fase van de ster waar hij omheen draait.

Astronomen ontdekten het stelsel dat onlangs werd beschreven in het wetenschappelijke tijdschrift Nature toen de planeet en bijbehorende ster zorgden voor vervorming van het licht van een verder weg liggende ster. De afgelegen, gelukkige Jupiterachtige planeet cirkelt rond een piepklein sterrenlijk, een witte dwerg ter grootte van ongeveer de aarde die ternauwernood licht verspreidt, terwijl hij ooit het formaat had van onze zon. Tijdens zijn verouderingsproces zwol de ster eerst op tot een rode reus om vervolgens ineen te storten tot een compacte witte dwerg, een proces dat vaak desastreus uitpakt voor de planeten rond de ster.

“De kans op vernietiging van deze planeet was heel groot,” zegt Juliette Becker van het California Institute of Technology, die niet betrokken was bij de ontdekking van het stelsel. “Het is heel waarschijnlijk dat de planeet het maar net wist te overleven.”

Als de planeet iets dichter bij de ster had gestaan, dan had deze ten prooi kunnen vallen aan een serie onaangename verschijnselen, variërend van verschroeien tot aan flarden gescheurd worden. Het is wat ook de aarde te wachten staat wanneer de stervende zon uitdijt tot een rode reuzenster. Wetenschappers denken dat dit planeetstelsel een voorbeeld is voor hoe ons eigen zonnestelsel eruitziet wanneer er van de zon nog slechts een smeulend hoopje rest.

“Dit stelsel lijkt sterk op wat wij denken dat de eindstatus is van ons zonnestelsel,” vertelt een van de auteurs van het artikel, David Bennett van het Goddard Space Flight Center van NASA.

Aan de hand van het nieuw gevonden stelsel kunnen wetenschappers ook meer te weten komen over de frequentie waarmee planeten weten te ontsnappen aan het heftige sterfproces van hun ster. Als zou blijken dat intacte planeten regelmatig voorkomen rond witte dwergen, dan zijn er “meer planeten in de ruimte dan we dachten,” vertelt astronoom Scott Gaudi van de Ohio State University.

Lees ook: Nieuwe ‘superaarde’ draait mogelijk rond dichtstbijzijnde ster

“Dat zou betekenen dat onze raming van het aantal sterren in het sterrenstelsel tot nog toe te laag was,” zegt hij. “Een grap die wordt gemaakt onder onderzoekers van exoplaneten is dat je onder iedere steen die je optilt weer een nieuwe planeet vindt.”

Met een glorieuze knal ten onder

Wanneer sterren ouder worden, raakt de waterstof op voor de nucleaire ovens in hun binnenste. Dat leidt tot een serie verschijnselen die desastreus kan uitpakken voor eventuele planeten in hun omgeving. Over zo'n vijf miljard jaar gebeurt dit ook met de zon, en als het eenmaal zover is, zijn de gevolgen voor de aarde niet te overzien.

De waterstofarme zon zwelt langzaam op tot een rode reus. Tijdens dit proces slokt de ster eerst Mercurius en vervolgens Venus op en verbrandt deze. Als de aarde al aan verschroeiing weet te ontkomen, wordt onze planeet waarschijnlijk aan flarden gescheurd door de zwaartekracht van de ster. Mars staat waarschijnlijk ver genoeg weg om het te kunnen overleven. De vier reuzenplaneten in het buitenste deel van het zonnestelsel worden weggeduwd en belanden vermoedelijk in verder afgelegen banen, hoewel het in bepaalde gevallen ook mogelijk is dat ze helemaal uit het zonnestelsel worden gezwiept, of juist richting de zon worden gesmeten.

“Er kunnen allerlei gekke dingen gebeuren met planeten in een zonnestelsel naarmate een ster ouder wordt,” stelt Becker. “Het is een heftig gebeuren, met name voor planeten die zich aan de binnenkant van het stelsel bevinden.”

Ongeveer een miljard jaar nadat de zon is opgezwollen tot een rode reus, stort hij in tot een compact sterrenlijk: een witte dwerg met ongeveer de helft van zijn oorspronkelijke massa, en een omvang van ongeveer die van de aarde. Ook dat proces kan verwoestende gevolgen hebben voor de planeten in de buurt. Planeten die wisten te overleven, belanden in een omgeving die totaal niet lijkt op hoe het ooit was. En zelfs als de vier reuzenplaneten dat allemaal weten te doorstaan, is er een behoorlijke kans dat ze allemaal verdwijnen in de loop van miljarden jaren onder invloed van passerende steren.

Het inferno overleven

Hoewel astronomen vermoeden dat het mogelijk is dat planeten de gewelddadige dood van hun ster overleven, hebben ze daar nog maar weinig voorbeelden van gevonden. Het onlangs beschreven stelsel werd in 2010 ontdekt door wetenschappers die deelnamen aan het samenwerkingsverband  Microlensing Observations in Astrophysics. Ze zagen de overgebleven planeet bij zijn witte dwerg toen dit tweetal pal voor een ster verscheen die verder weg lag.

Doordat het stelsel en de verder weg gelegen ster in één lijn stonden, versterkte en verstrooide de zwaartekracht van het stelsel het licht van de verderaf gelegen ster, een verschijnsel dat door astronomen microlensing wordt genoemd. Dit verschijnsel heeft tot nog toe de vondst van circa negentig planeten opgeleverd, waaronder enkele solitaire planeten, die hebben weten te ontkomen aan hun ster en eenzaam door het sterrenstelsel trekken.

Bekijk de reis van twee ruimtesondes naar de uiterste rand van ons zonnestelsel

Door de specifieke wijze waarop de reuzenplaneet en witte dwerg het licht van de ster in de achtergrond verbuigen werden enkele belangrijke kenmerken van het stelsel duidelijk, zoals de bewegingsrichting van het systeem, de aanwezigheid van zowel een ster als een planeet, en de ruime baan van de planeet. Daarnaast konden de astronomen aan de hand van hun waarnemingen de relatieve massa’s van de twee objecten berekenen. Het stelsel met de naam MOA-2010-BLG-477Lb had direct de belangstelling van de astronomen, maar ze moesten nog een paar jaar wachten alvorens ze het beter konden bekijken.

“Op het moment dat microlensing zich voordoet is het lastig om de ster op de voorgrond te onderscheiden van die op de achtergrond, omdat ze echt precies in een rechte lijn moeten staan,” legt Bennett uit. “Dus moeten we wachten tot ze weer verder van elkaar staan.”

In 2015 gingen Bennett en zijn collega’s met behulp van de krachtige Keck-II telescoop op Mauna Kea in Hawaï op jacht naar de ster. Ze wisten welke afstand het stelsel in die vijf jaar moest hebben afgelegd, dus richtten ze Keck op de beoogde locatie, tuurden de duisternis in... en zagen niets dat ook maar leek op de ster waarnaar ze op zoek waren. Het enige dat ze vonden was een andere ster, die de verkeerde kant op bewoog.

Het team herhaalde de observaties in 2016, en vervolgens in 2018, beide keren zonder resultaat. Maar ze wisten door het verstrooide licht van de ster dat het stelsel er toch moest zijn. Het feit dat ze het niet zagen vertelde Bennett en zijn collega’s dat het schijnsel van de ster die ze zochten zo zwak was dat het zelfs met Keck niet te zien was.

“We wisten dat het een donkere ster moest zijn, met iets minder massa dan de zon, dus dan ligt een witte dwerg voor de hand,” stelt Bennett.

Lees ook: Mysterieus object blokkeert licht van ster maandenlang

Nadat ze er nog enkele berekeningen op los lieten, kwam het team tot de conclusie dat het stelsel bestond uit een planeet met de massa van Jupiter en een witte dwerg met een massa van ongeveer de helft van de zon. De afstand tussen de witte dwerg en de planeet is minstens 2,8 keer groter dan die tussen de zon en de aarde, waardoor de Jupiterachtige zich ongeveer op de plek bevindt waar in ons zonnestelsel de planetoïdengordel te vinden is.

“Deze planeet staat op een locatie waarvan wij denken dat reuzenplaneten daar ontstaan,” aldus Gaudi. “Hierdoor wordt duidelijk dat deze Jupiterimitaties de evolutie van een op de zon lijkende ster kunnen overleven.”

De enorme planeet bevond zich op de een of andere manier op precies de goede plek om te kunnen ontsnappen aan de verwoestende gevolgen van de transformatie van de ster. Die afstand is niet alleen afhankelijk van de stervende ster, maar ook van de eigenschappen van de planeet en de bewegingen van mogelijke andere planeten in het stelsel.

Op zoek naar andere planeten rond witte dwergen

Astronomen hebben al eerder aanwijzingen gevonden voor planeten die rond witte dwergen cirkelen, maar geen van die waarnemingen was zoals deze. In 2019 zag een internationaal team van astronomen een ring van gas en puin rond een witte dwerg waarvan ze vermoedden dat zich een klein, compact overblijfsel van een planeet tussen het puin bevond; een verwoeste wereld die wellicht symbool stond voor het lot dat de aarde te wachten staat. Er werden ook andere ringen van puin ontdekt waarvan wordt gedacht dat het de verpulverde restanten zijn van ongelukkige planeten en planetoïden.

Vorig jaar ontdekten andere onderzoekers met behulp van NASA’s TESS instrument, waarmee jacht wordt gemaakt op exoplaneten, een mogelijke kandidaat: een reuzenplaneet die in slechts 34 uur in een baan rond een witte dwerg trekt. Die planeet staat zo dicht bij zijn ster “dat die beslist zou zijn opgeslokt gedurende de rode-reus-fase,” vertelt Becker. “Dat betekent dus dat de planeet pas op zijn huidige positie belandde nadat de ster een witte dwerg werd.”

In de afgelopen twee decennia hebben wetenschappers restjes chemische elementen ontdekt op het ‘gezicht’ van witte dwergen: de kruimels van opgepeuzelde rotsplaneten.

Deze observaties maken, in combinatie met het recent ontdekte stelsel, duidelijk dat sommige planeten de evolutionaire ontwikkeling van hun ster weten te overleven, in ieder geval gedurende enige tijd. Maar er is nog steeds weinig bekend over de processen die bepalen of een planeet ten onder gaat of aan zijn lot weet te ontsnappen.

De Nancy Grace Roman Space Telescope van de NASA, die naar verwachting over enkele jaren wordt gelanceerd, zou talloze planeten rond witte dwergen moeten ontdekken. En naarmate astronomen meer planeten ontdekken die rond sterrenlijken cirkelen, komen ze meer te weten over de manier waarop de laatste stuiptrekkingen van sterren de architectuur van planeetstelsels veranderen, waardoor wij meer inzicht krijgen in de toekomst van ons eigen zonnestelsel.

Het zou zelfs kunnen dat er nog andere planeten rond de witte dwerg cirkelen in het pas ontdekte stelsel, zegt Bennett. Onze planeet zal de gewelddadige doodsstrijd van de zon niet overleven - in ieder geval niet in een herkenbare vorm -, maar mogelijk lukt dat andere planeten wel en kan ons zonnestelsel in een andere vorm voortbestaan.

Dit artikel werd oorspronkelijk gepubliceerd in het Engels op nationalgeographic.com

Lees meer

Dit vindt u misschien ook interessant

Ruimte
Bekijk onze favoriete ruimtefoto's van 2019
Ruimte
Een van de grootste kometen ooit komt onze kant op
Ruimte
Mars-rover neemt eerste bodemmonster op speurtocht naar oerleven
Wetenschap
‘Planeet Negen’ staat misschien dichter bij de zon – áls hij bestaat
Ruimte
Zeldzaam: op de winterwende staan Jupiter en Saturnus pal naast elkaar

Ontdek Nat Geo

  • Dieren
  • Milieu
  • Geschiedenis en Cultuur
  • Wetenschap
  • Reizen
  • Fotografie
  • Ruimte
  • Video

Over ons

Abonnement

  • Abonneren
  • Schrijf je in
  • Shop
  • Disney+

Volg ons

  • Gebruiksvoorwaarden
  • Privacyverklaring
  • Cookiebeleid
Copyright © 1996-2015 National Geographic Society. Copyright © 2015-2017 National Geographic Partners, LLC. Alle rechten voorbehouden.