7 december 2016

Waarom zijn pulsarplaneten zo zeldzaam?

pulsar-planet-aurora

Pulsarplaneten zijn het eerste soort planeten die ooit buiten het zonnestelsel zijn aangetroffen en kwamen destijds (1992) als een schok voor de sterrenkundige gemeenschap. Dit waren niet het soort planeten die we verwacht hadden – zonnestelsel-achtige planeten rondom zon-achtige sterren. In plaats daarvan zijn het planeten die rondom een pulsar draaien – een snel roterende neutronenster (het extreem dichte restant van een ster die supernova gegaan is). We hebben echter slechts vijf pulsarplaneten gevonden, wat betekent dat ze zeldzaam moeten zijn. Bij minder dan één procent van de pulsars zijn planeten aantroffen. Waarom zijn pulsarplaneten zo zeldzaam?

Er zijn vier scenario’s waarbij pulsarplaneten kunnen ontstaan:

Planeten die de supernova overleven

Het meest voor de hand liggende scenario voor het ontstaan van pulsarplaneten is dat ze simpelweg tegelijk met de ster ontstaan zijn, vergelijkbaar met de planeten in het zonnestelsel. Sommige astronomen zijn echter van mening dat planeten niet kunnen ontstaan bij sterren zwaarder dan drie zonnemassa’s. Voor een supernova is echter een gewicht van acht zonnemassa’s noodzakelijk en dat zou dit scenario onwaarschijnlijk maken. Zelfs al zouden planeten kunnen ontstaan bij massieve sterren, dan zouden deze moeten voorkomen opgepeuzeld te worden door de moederster als deze zal uitdijen tot een rode superreus. Vervolgens moeten ze ook nog eens de supernova overleven, waarbij het grootste deel van de aanwezige massa in het stelsel wordt weggeblazen. Die kans is astronomisch laag.

Supernova terugval-schijf

Na de supernova zal een deel van het materiaal terugvallen richting de pulsar en een schijf vormen, vergelijkbaar met de planeetvormende schijf aan het begin van een sterrenleven. Helaas zou deze fallback disk volgens de modellen weinig hoekmoment hebben (rotatie-energie), hetgeen betekent dat het materiaal vermoedelijk onvoldoende rotatiesnelheid heeft om te voorkomen opgepeuzeld te worden door de neutronenster.

Vernietiging van een begeleidende ster

Een begeleider met lage massa in een omloopbaan rond de pulsar zal massa verliezen door de straling van de pulsar en langzaam verdampen. Uiteindelijk zou hierbij de volledige begeleider vernietigd kunnen worden. Het resterende puin van de begeleider zal dan een schijf rondom de neutronenster vormen met een massa van zo’n tien aardes.

Verdampen van een begeleidende ster

Een alternatieve uitkomst van het langzame verdampen als gevolg van de intense straling van de pulsar is dat de begeleidende ster niet helemaal vernietigd wordt, maar simpelweg voldoende massa zal kwijtraken om een planeet te worden. Zo’n planeet zal dan wel een heel bijzondere samenstelling hebben!

Uit een recent onderzoek is gebleken dat pulsarplaneten alleen kunnen ontstaan als de pulsar een begeleidende ster heeft (gehad). Vrijwel iedere ster met voldoende massa om supernova te gaan wordt geboren met een begeleider, maar slechts tien procent van die begeleiders heeft voldoende massa om het ontstaan van pulsarplaneten mogelijk te maken. Hiervan zal slechts tien procent van de begeleiders in staat zijn om in stabiele omloopbaan te blijven zodra de moederster supernova gegaan. Dat betekent dat slechts 1 procent van alle sterren die supernova kunnen gaan de potentie hebben om ooit pulsarplaneten te vormen.

Maar we zijn er nog niet. Als bij het verdampen van een begeleider een schijf ontstaat rondom een pulsar, die moet die schijf wel behoorlijk massief zijn om te voorkomen dat het wordt weggeblazen door de straling van de pulsar vóórdat een planeet kan ontstaan!

Goed, maar hoe zit het met de vijf pulsarplaneten die ontdekt zijn? De betrokken onderzoekers denken dat de drie planeten bij de pulsar PSR 1257+12 ontstaan zijn vanuit de schijf van een vernietigde ster, terwijl de planeet bij de pulsar PSR J1719-1438 de resterende kern moet zijn van een verdampte witte dwerg. De planeet bij de pulsar PSR B1620-26 zou dan samen met zijn moederster (een witte dwerg) zijn ingevangen door de pulsar, waarna de planeet als een circumbinaire Tatooine-planeet rondom beide sterrenlijken is gaan draaien.

Bron: American Astronomical Society

Reacties

  1. O zo zeldzaam, maar toch was de eerst ontdekte exo-planeet ‘zo-eentje’.
    Dat geeft toch wel wat te denken.

    Aangezien er nog niet zo heel lang geleden werd gedacht dat misschien slechts 1 op de 10 sterren een planeet zou hebben, kan het ook zijn dat planeten bij andere objecten toch niet zo zeldzaam zijn als hier boven wordt genoemd.

    Groet, Paul

    • Dat deze eerste exoplaneet een pulsarplaneet was komt omdat men onregelmatigheden in de pulsar vond en na nader onderzoek bleek dit door een (pulsar-)planeet te komen. Ik hou het op toeval. 🙂
      Het is wel zo dat deze pulsar maar liefst 3 planeten om zich heen had draaien! Dus misschien kan het toch wat vaker voorkomen dan men denkt, of misschien had deze pulsar toch wat uitzonderlijke omstandigheden, ik durf het verder niet te zeggen. 🙂
      https://en.wikipedia.org/wiki/PSR_B1257%2B12#Discovery

Geef een reactie