Zo'n 28 miljoen jaar geleden ging het op z’n zachtst gezegd niet zo lekker met een blauwe reuzenster in het verre Draaikolkstelsel.

De jonge, enorme ster zat gevangen in een zwaartekrachtdans met een hebberige partner, mogelijk een zwart gat of een compacte neutronenster. De aantrekkingskracht van zijn metgezel was zo groot dat deze als een soort vampier de buitenkant van de ster opzoog. Terwijl de plasma’s van de ster werden opgeslurpt, gloeiden ze in op in röntgenstralen die miljoenen keren sterker waren dan die van onze zon.

Maar toen verscheen er iets tussen deze verafgelegen bron van röntgenstraling en ons zonnestelsel, waardoor de straling enkele uren werd geblokkeerd, bezien vanaf de aarde. Door de enorme lange tijd die het duurt voordat het licht dergelijke onmetelijke afstanden heeft afgelegd, duurde het tot 2012 voordat röntgentelescopen in een baan rond de aarde de dip in het signaal opvingen. Maar nu stelt een onderzoeksteam dat de oorzaak van de mysterieuze röntgenblokkade mogelijk een planeet is, en wel een van de verste en extreemste die ooit werd ontdekt.

In een artikel dat onlangs werd gepubliceerd in het vakblad Nature Astronomy stellen onderzoekers onder leiding van astrofysicus Rosanne Di Stefano dat rond M51-ULS-1, de röntgendubbelster in het Draaikolkstelsel, mogelijk een planeet draait met een omvang van Saturnus, in een baan die even groot is als die van Uranus.

Lees ook: Exoplaneten: meer planeten dan sterren in de Melkweg

Als deze planeet daadwerkelijk bestaat, is M51-ULS-1 het eerste exact gelokaliseerde sterrensysteem in een ander sterrenstelsel met een ‘extroplaneet’, een planeet die buiten onze eigen Melkweg is ontdekt.

“Het feit dat deze kandidaat-planeet, en we moeten hem ook echt zien als een kandidaat, zich in een ander sterrenstelsel bevindt dan het onze, vind ik verbijsterend,” vertelt Di Stefano, die onderzoeker is aan het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. “Ik vind dat heel indrukwekkend, bij die gedachte voel ik me bijna nietig.”

De vermoede planeet bij M51-ULS-1 is nog steeds een kandidaat, omdat zijn bestaan nog niet is bevestigd. Daarvoor zouden astronomen verschillende, regelmatige röntgendips moeten waarnemen, wat een duidelijk teken zou zijn dat er een planeet rond de lichtbron cirkelt. Maar de verwachting is dat het object zich in een baan bevindt met een omloopsnelheid van tientallen jaren, waardoor het mogelijk eeuwen duurt voordat er verschillende nieuwe dips zijn waargenomen.

“Het is net zoiets als een eerste worp bij een honkbalwedstrijd. .... Je weet al wel iets, maar je weet nog niet hoe het af gaat lopen,” stelt Chris Burke, die onderzoek doet naar exoplaneten aan het Massachusetts Institute of Technology en die niet betrokken was bij deze studie.

Wel biedt de techniek waarmee dit signaal werd ontdekt nieuwe mogelijkheden voor de jacht op planeten in verafgelegen sterrenstelsels. Bovendien blijkt uit deze vondst ook dat er mogelijk planeten kunnen bestaan rond extremere stersystemen dan eerder werd vermoed. “Hierdoor hebben we mogelijk een nieuwe parameter in de ruimte om kennis te vergaren over de vorming van planeten,” aldus Burke.

Werelden buiten de Melkweg

De belangrijkste manier waarop astronomen speuren naar exoplaneten in de Melkweg, is door observatie van de sterren waar de planeten omheen cirkelen. Maar dergelijke technieken zijn aanzienlijk minder effectief wanneer ze worden toegepast op andere sterrenstelsels. “Als iets duizend keer verder weg is, levert dat een miljoen keer minder fotonen op,” vertelt Di Stefano. “Dat is een grote uitdaging.”

Tot dusverre maakten astronomen die op zoek waren naar planeten buiten de Melkweg gebruik van het ‘zwaartekrachtlenseffect’. Dit is de naam van het fenomeen waarbij grote objecten, zoals sterren, de ruimtetijd om zich heen vervormen, waardoor invallend licht afbuigt. Wanneer een ster zich tussen de aarde en een verder weg gelegen lichtbron beweegt, kan de ster die verre lichtbron tijdelijk uitvergroten. Dit veroorzaakt een lichtflits, ook wel ‘microlensing event’ genoemd.

Als er planeten in een baan rond die ster draaien, hebben die invloed op de zwaartekrachtlens van de ster, net als het toevoegen van een klein druppeltje glas aan een cameralens een subtiel effect zou hebben op de foto’s. Astronomen kunnen dergelijke afwijkingen tijdens een microlensing event waarnemen en deze gebruiken om te bepalen of zich planeten bevinden rond de ster die de lens vormt.

Tot nog toe werden zo 118 planeten gevonden binnen de Melkweg, en nog een kandidaatplaneet van buiten ons sterrenstelsel. In 2004 maakten wetenschappers die onderzoek deden naar het Andromedastelsel bekend dat ze een ongewoon microlensing-signaal hadden opgevangen. In een vervolgstudie uit 2009 bleek dat dit mogelijk kon zijn veroorzaakt door een ster waar een planeet omheen draait.

Met deze methode is echter maar weinig detail te ontwaren van de sterren of de planeten die hen vergezellen, vooral op grote afstand. Het signaal uit het Andromedastelsel besloeg een enkele pixel in de camerasensor van een telescoop.

In 2018 opperden Di Stefano en onderzoeker Nia Imara, die toen aan Harvard werkte en inmiddels aan de University of California in Santa Cruz, een andere methode voor de jacht op planeten buiten de Melkweg. Ze stelden voor te kijken naar stersystemen die röntgendubbelsterren worden genoemd.

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

Dergelijke systemen ontstaan wanneer twee sterren op relatief kleine afstand rond elkaar draaien en een van die sterren sterft en instort tot een zwart gat of een neutronenster, een extreem compact sterrenlijk. Het geïmplodeerde object rukt met zijn enorme zwaartekracht zo hard materiaal van zijn metgezel weg dat er gigantische hoeveelheden röntgenstraling ontstaan.

Als een planeet de mazzel zou hebben in deze chaos te overleven, zou deze mogelijk op aarde zichtbaar zijn wanneer hij tussen de aarde en de bron van de röntgenstraling zou komen te staan.

Planeten in extreme omgevingen

In de zomer van 2018 besloten Di Stefano, Imara en hun collega’s om in de opgeslagen data die was verzameld door de röntgentelescoop Chandra van de NASA en de XMM-Newtontelescoop van de Europese Ruimtevaartorganisatie ESA op zoek te gaan naar fluctuaties in de signalen van röntgendubbelsterren. Het duurde niet lang voor ze op het signaal van M51-ULS-1 stuitten.

De onderzoekers controleerden daarna of er mogelijk een andere verklaring was voor het dimmen van M51-ULS-1 dan een planeet, aangezien de helderheid van deze dubbelsterren kan fluctueren. Tot nog toe konden alle mogelijke alternatieven worden uitgesloten.

Tijdens de dip in het signaal in 2012 werd er nauwelijks nog enige röntgenstraling waargenomen. Dat is een sterke aanwijzing dat die geblokkeerd werd door een vast, niet doorschijnend object. Wanneer de barricade een gaswolk zou zijn geweest, zou die volgens onderzoekers nog wel enige röntgenstraling door hebben gelaten.

Als de blokkade door een ster was veroorzaakt, dan had deze als een zwaartekrachtlens gefungeerd, waardoor het signaal van de dubbelster juist helderder zou zijn geworden in plaats van weg te vallen. Naar alle waarschijnlijkheid is M51-ULS-1 ook te jong om een bruine dwerg bij zich te hebben die groot genoeg is om de waarneming te verklaren. Dergelijke objecten zijn groter dan een gasreus maar kleiner dan een zon.

Als er wel een planeet is bij M51-ULS-1, dan wist deze te overleven in een heel heftig, jong stelsel. “Het is een heel vreemd stelsel om een ster in te vormen, omdat er zoveel activiteit is,” aldus Burke.

De ontdekking van andere planeten rond röntgendubbelsterren zou meer duidelijk kunnen maken over het gemak waarmee planeten ontstaan bij stersystemen. Di Stefano is in elk geval enthousiast dat onderzoekers de methode van haar team toepassen op andere röntgendata die in de archieven ligt opgeslagen, onder meer voor röntgendubbelsterren in de Melkweg.

“Dit opent een heel breed onderzoeksveld,” stelt ze. “Ik hoop dat mensen hiermee aan de slag gaan.”

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