29 juli 2021

Buitenaards leven kan makkelijker gedetecteerd worden bij dode ster

white dwarf planet

Hypothetische witte dwerg-planeet. Credit: David A. Aguilar (CfA)

Zelfs stervende sterren zouden planeten met leven kunnen ondersteunen. Als dit leven bestaat, dan zouden we het binnen tien jaar kunnen detecteren. Dit bemoedigende resultaat is gebaseerd op een theoretische studie van aarde-achtige planeten in een omloopbaan rond witte dwergsterren. Onderzoekers hebben ontdekt dat zuurstof veel gemakkelijker gedetecteerd kan worden bij een witte dwerg-planeet dan bij een planeet in een omloopbaan rond een andere ster. Als een ster zoals de zon sterft, worden de buitenlagen weggeblazen, waardoor de hete kern overblijft: een witte dwerg. Een normale witte dwerg is ongeveer even groot als de aarde, en koelt langzaam af, om uiteindelijk te vervagen. Een witte dwerg kan echter nog vele miljarden jaren relatief warm blijven.Aangezien een witte dwerg veel kleiner en lichtzwakker is dan de zon, zou een planeet veel dichterbij moeten staan om vloeibaar water aan het oppervlak mogelijk te maken. Een leefbare planeet zou dan iedere 10 uur rond de witte dwerg moeten draaien, op een afstand van zo’n anderhalf miljoen kilometer (ongeveer 5 keer de afstand tussen de aarde en de maan).

white dwarf size compare

Vergelijking tussen een witte dwerg en de aarde. Credit: ohio-state.edu

Voordat een ster een witte dwerg wordt, gaat deze eerst door een fase waarin de ster juist veel groter wordt (een rode reus). Nabije planeten worden dan geheel verzwolgen en vernietigd. Vandaar dat een planeet in de leefbare zone gearriveerd moet zijn nádat de ster een witte dwerg is geworden. Dit kan op twee manieren: een planeet kan zich vormen uit de afgestoten buitenlagen van de ster (waarmee het een planeet van de tweede generatie is), maar kan ook naar binnen gemigreerd zijn. Als planeten bestaan in de leefbare zone van een witte dwerg, dan moeten we ze eerst ontdekken voordat we ze kunnen bestuderen. Witte dwergen zijn vaak rijk aan zware elementen aan hun oppervlak, hetgeen suggereert dat een flink deel van de witte dwergen rotsachtige planeten herbergen. De onderzoekers hebben berekend dat een zoektocht naar leefbare planeten bij 500 nabije witte dwergen waarschijnlijk één of twee resultaten zal opleveren.

Impressie van een door stof omgeven witte dwerg

Rond witte dwergen zou een tweede ronde van planeetvorming kunnen plaatsvinden. Credit: Mark A. Garlick /space-art.co.uk/University of Warwick

De beste methode om dergelijke planeten te vinden is middels een transit (overgang), waarbij de planeet voor de moederster langstrekt, waardoor een deel van het sterlicht geblokkeerd wordt. Aangezien een witte dwerg weinig groter is dan de aarde, zal een aarde-achtige planeet een groot deel van het sterlicht kunnen blokkeren en dus een duidelijk signaal kunnen produceren. Belangrijker nog: we kunnen de atmosferen van overgangsplaneten bestuderen. Als het licht van een witte dwerg door de atmosfeer van een planeet reist, dan zal deze atmosfeer een deel van het sterlicht absorberen. Dit resulteert in een chemische vingerafdruk, waaruit kan worden afgeleid of de atmosfeer waterdamp of zuurstof bevat.De James Webb Space Telescope, die over een jaar of zes gelanceerd zal worden, zou in staat moeten zijn om de atmosferische samenstelling van exoplaneten behoorlijk precies te bepalen. De onderzoekers hebben een synthetisch spectrum gemaakt, waarmee gesimuleerd is wat de JWST zou zien als het een witte dwerg-planeet zou bestuderen. Hieruit blijkt dat zowel zuurstof en water gedetecteerd kunnen worden na een observatietijd van slechts een uur of drie. Recent onderzoek heeft uitgewezen dat de dichtstbijzijnde leefbare planeet waarschijnlijk rond een rode dwergster draait. Aangezien een rode dwerg weliswaar veel kleiner en zwakker is dan de zon, maar nog altijd veel groter en helderder dan een witte dwerg, is het bestuderen van de atmosfeer van een rode dwerg-planeet toch nog best lastig. De JWST zou dan honderden observatie-uren nodig hebben om de atmosferische samenstelling te achterhalen. Vandaar dat de dichtstbijzijnde leefbare planeet die we als dusdanig kunnen herkennen, waarschijnlijk rond een witte dwerg zal draaien.

Voor de James Webb Space Telescope dreigt door bezuinigingen het doek te vallen

De James Webb Space Telescope. Credit: NASA

Bron: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.

Laat wat van je horen

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.