Mogelijk nabije ‘superaarde’ ontdekt na zoektocht van tientallen jaren

Astronomen hebben mogelijk een buitenaardse wereld gespot die rond de Ster van Barnard draait, een zon die bij veel sciencefictionschrijvers geliefd is.maandag 19 november 2018

Op een afstand van ‘slechts’ zes lichtjaar van de aarde lijkt een bevroren wereld in een omloopbaan rond een kleine en zwakke rode ster te draaien. Als het inderdaad om een exoplaneet gaat, dan zou deze wereld op z’n minst gedeeltelijk een fantasie tot leven brengen die al tientallen jaren de gemoederen bezighoudt. Ook zou de planeet een van de meest veelbelovende onderzoeksobjecten worden voor astronomen die meer willen weten over werelden ver buiten ons zonnestelsel.

De pas ontdekte kandidaat-exoplaneet – die deze week werd beschreven in het tijdschrift Nature– draait in een omloopbaan rond de Ster van Barnard, het enkelvoudige stersysteem dat het dichtstbij onze zon staat. Het heldere stelsel Alpha Centauri, dat nog eens twee lichtjaren dichterbij de aarde staat en zelf een exoplaneet omvat, bestaat uit drie sterren. Daarentegen is de Ster van Barnard een kleine rode dwerg die ouder en ongeveer zesmaal kleiner is dan onze zon. De ster is zonder een redelijke telescoop niet zichtbaar en werd dan ook pas in 1916 ontdekt.

Toch figureert deze verborgen speldenprik van licht al vele jaren in de avontuurlijke wereld van de sciencefiction en heeft hij astronomen sinds de jaren zestig van de vorige eeuw doen dromen van de aanwezigheid van exoplaneten in dit stelsel.

“De Ster van Barnard is een van de beroemdste sterren aan het firmament,” zegt Ignasi Ribas van het Instituut voor Ruimtewetenschappen in Barcelona.“Mensen hebben daar ongelooflijk lang naar planeten gezocht.”

Een kleine wereld

Hoewel wetenschappers het bestaan van exoplaneten pas in de jaren negentig van de vorige eeuw konden bevestigen, meldde de Nederlandse astronoom Peter van de Kamp al drie decennia eerder dat rond de Ster van Barnard twee grote gasreuzen leken te cirkelen, wat aanleiding was tot een hernieuwde zoektocht naar dit soort relatief nabije werelden. Van de Kamps planeten bestaan zeer waarschijnlijk niet, zegt Ribas, want hij en zijn team zouden zulke grote planeten zeker hebben gespot tijdens een van hun recentere observatiecampagnes. Maar kleinere exoplaneten zouden wel degelijk rond de naburige ster kunnen draaien en vanwege hun geringe omvang decennialang verborgen kunnen zijn gebleven.

Hoeveel manen heeft elke planeet?
Welke planeet in ons zonnestelsel heeft de meeste manen - Saturnus of Jupiter? En meer interessante feiten over de 'natuurlijke satellieten' van de planeten.

Zelfs in het geval van sterren die zó dichtbij de aarde staan, zijn dit soort kleine exoplaneten niet zomaar met een telescoop te spotten. Bij sommige waarnemingsmethoden – zoals het speuren naar planetaire transities, een taak die tot voor kort met veel succes door de ruimtetelescoop Kepler van de NASA werd uitgevoerd – draait alles om schaal: de keren dat een exoplaneet en zijn thuisster op één lijn staan zodat zijn transitie vanaf aarde is waar te nemen, zijn relatief zeldzaam, maar Kepler speurde een stuk van de nachthemel af waar honderdduizenden sterren twinkelen en ontdekte uiteindelijk duizenden exoplaneten.

Andere technieken berusten niet op zulke transities, maar zijn beperkt in het soort planeten dat ermee kan worden waargenomen. In de meeste gevallen wordt de veelheid van signalen die wijzen op de aanwezigheid van een exoplaneet steeds vager naarmate het hemellichaam kleiner is, zegt Erik Petigura van Caltech.

In 2016 richtten Ribas en zijn collega’s de spectrograaf CARMENES – die op de 2,2-metertelescoop van het Observatorium van Calar Alto in Spanje is gemonteerd – op de Ster van Barnard. Ze waren op zoek naar lichte wiebelingen in de beweging van de ster, oftewel naar de vingerafdruk van een exoplaneet die in een omloopbaan rond de ster draait en deze met zijn zwaartekracht lichtjes aantrekt. Uit databases die gedurende twintig jaar door zes verschillende instrumenten waren verzameld, was al gebleken dat hier een exoplaneet kon bestaan; in dat geval zou het volgens de gegevens gaan om een planeet met een omloopbaan van 233 aarddagen.

 

Na driehonderd nieuwe observaties wisten Ribas en zijn collega’s zeker dat ze een regelmatige wiebeling in de beweging van de ster hadden gevonden, met een periode van 233 dagen.

“We hebben nu bijna achthonderd metingen die we gaan publiceren,” zegt Ribas. “We vinden daar een duidelijk signaal, dus we twijfelen er niet aan dat deze periodiciteit aanwezig is.”

Maar hun werk was nog niet klaar. Toen ze het signaal eenmaal hadden gevonden, moesten de onderzoekers andere mogelijke oorzaken voor de wiebeling uitsluiten, zoals sterrenvlekken of actieve regio’s op de Ster van Barnard, die aangezien kunnen worden voor de aanwezigheid van een exoplaneet. Veel rode dwergen produceren sterrenvlammen en andere oprispingen die op het eerste gezicht lijken te wijzen op de aanwezigheid van een exoplaneet in een omloopbaan. Maar uit de observaties blijkt dat de Ster van Barnard uitzonderlijk rustig en beheerst is, zodat Ribas en zijn team er nu bijna zeker van zijn dat ze een exoplaneet hebben gevonden.

“We zijn er 99 procent zeker van dat dit een planetair signaal is – maar 99 procent is geen 100 procent,” zegt hij. “Wat als de planeet rond de Ster van Barnard niet bestaat? Dan wordt het idee door iedereen afgeschoten, maar zo gaat dat in de wetenschap.”

Heldhaftige poging

Het zal misschien niet verbazen dat sommige astronomen niet zo overtuigd zijn van het idee dat het team een zeer nabije exoplaneet heeft gespot.

“Er zit duidelijk een periodiek signaal in de gegevens en het is geruststellend dat het signaal in meerdere databases is teruggevonden,” zegt Petigura. “Maar ik zou het nog geen definitieve waarneming willen noemen.”

Bovendien zijn de gedurende vele jaren verzamelde gegevens waarop het team zich baseert, erg onoverzichtelijk en vaag, zegt Debra Fischer van de Yale University.

“Dit was een heldhaftige poging,” zegt zij. “Maar zelfs met het aantal observaties dat hier is geanalyseerd, verdrinkt dit fragiele signaal in de hoeveelheid meetfouten. Gelukkig zullen met de nieuwe generatie spectrografen die nu wordt aanbesteed, betrouwbaarder signalen worden gemeten en zouden we deze vermeende kandidaat-exoplaneet nader kunnen onderzoeken.”

Als uit dat nadere onderzoek zou blijken dat de planeet echt bestaat, dan is deze wereld minstens driemaal zo zwaar als de aarde – en héél koud. De lange omloopbaan van de exoplaneet rond een zwakke ster betekent dat de gemiddelde temperatuur aan de oppervlakte –168 oC bedraagt, veel te koud om levensvormen zoals wij die kennen mogelijk te maken.

De nieuwste NASA-satelliet gaat op jacht naar planeten in de buurt
Bekijk de nieuwste NASA-satelliet die op zoek gaat naar planeten: de Transiting Exoplanet Survey Satellite.

“Als ik zou moeten gissen naar het uiterlijk van de planeet, denk ik dat hij zou kunnen lijken op een grotere versie van sommige manen van Jupiter of Saturnus,” zegt Petigura. “Zoiets als Europa, Ganymedes, Callisto of Titan, met grote hoeveelheden steen maar ook met veel waterijs.”

De hamvraag is of deze wereld groot genoeg is om een atmosfeer vast te houden; in dat geval zou de exoplaneet meer doen denken aan een wolkachtige mini-Neptunus dan aan een solide super-aarde. Maar ook als de exoplaneet “een aardachtige atmosfeer zou hebben, zou hij veel te koud zijn om het bestaan van vloeibaar water op zijn oppervlakte mogelijk te maken,” aldus Petigura.

Toch zijn in de wereld van de sciencefiction veel diepvriesplaneten te vinden, zoals Hoth, een beroemd slagveld uit de Star Wars-filmserie, of Delta Vega, een ijswereld uit de tv-serie Star Trekwaar een jonge Captain Kirk de oudere Spock tegenkomt. En in de serie The Hitchhiker’s Guide to the Galaxydient een planeet in een omloopbaan rond de Ster van Barnard als wegwijzer voor ruimtereizigers.

Dus zelfs als deze kandidaat-exoplaneet te koud zou zijn voor het bestaan van leven, kan het nog altijd een spannende wereld zijn die heel goed past in het universum van onze verbeelding.

Lees ook: Nieuwe superaarde misschien beste kans op vinden van buitenaards leven

Lees ook: Dit zou de eerste maan buiten ons zonnestelsel kunnen zijn

Dit artikel werd oorspronkelijk gepubliceerd op NationalGeographic.com