5 juli 2020

Voor het eerst reuzenplaneet bij witte dwerg ontdekt

Artist’s impression van het WDJ0914+1914-stelsel. Credit:
ESO/M. Kornmesser

Onderzoekers die gebruikmaken van ESO’s Very Large Telescope hebben voor het eerst bewijs gevonden voor een reuzenplaneet bij een witte dwergster. De planeet cirkelt op kleine afstand om de hete witte dwerg, het restant van een zonachtige ster. Hierbij wordt zijn atmosfeer ‘afgepeld’ en vormt zich een schijf van gas rond de ster. Dit unieke stelsel geeft een indruk van hoe ons eigen zonnestelsel er in de verre toekomst uit zou kunnen zien.

‘Het was eigenlijk een toevallige ontdekking’, zegt Boris Gänsicke, van de Universiteit van Warwick (VK), die leiding gaf aan het vandaag in Nature gepubliceerde onderzoek. Zijn team heeft ongeveer 7000 witte dwergen geïnspecteerd die zijn waargenomen met de Sloan Digital Sky Survey en ontdekte daarbij een buitenbeentje. Door subtiele variaties in het licht van de ster te analyseren, ontdekten de onderzoekers sporen van chemische elementen die ze nog nooit eerder bij een witte dwerg hadden waargenomen. ‘We wisten dat er iets bijzonders aan de hand moest zijn met dit systeem, en speculeerden erop dat er sprake kon zijn van een planetair overblijfsel.’

Om meer inzicht te krijgen in de eigenschappen van deze ongewone ster, die WDJ0914+1914 wordt genoemd, analyseerde het team hem met het X-shooter-instrument van ESO’s Very Large Telescope in de Chileense Atacama-woestijn. Deze vervolgwaarnemingen bevestigden dat er in de omgeving van de witte dwerg waterstof, zuurstof en zwavel aanwezig was. Door de spectra die met ESO’s X-shooter waren vastgelegd nauwkeurig te bestuderen, ontdekte het team dat deze elementen deel uitmaken van een kolkende schijf van gas dat naar de witte dwerg toe stroomt en niet afkomstig is van de ster zelf.

De positie van WDJ0914+1914 in het sterrenbeeld Kreeft. Credit:
ESO, IAU and Sky & Telescope.

‘Het kostte een paar weken van heel hard piekeren voordat we doorhadden dat de verdamping van een reuzenplaneet de enige manier is waarop je zo’n schijf kunt maken’, zegt Matthias Schreiber van de Universiteit van Valparaiso (Chili), die de vroegere en toekomstige evolutie van dit stelsel heeft berekend.

De waargenomen hoeveelheden waterstof, zuurstof en zwavel komen overeen met die in de diepe atmosfeerlagen van ijzige reuzenplaneten zoals Neptunus en Uranus. Als zo’n planeet op geringe afstand om een hete witte dwerg zou cirkelen, zou de extreem ultraviolette straling van de ster hem van zijn buitenste lagen ontdoen, waarna een deel van het ontsnapte gas naar de witte dwerg toe spiraalt. Dit is wat de wetenschappers denken dat ze rond WDJ0914+1914 waarnemen: de eerste verdampende planeet rond een witte dwerg.

‘Dit is voor het eerst dat we de hoeveelheden van gassen zoals zuurstof en zwavel in de schijf kunnen meten, en dat levert aanwijzingen op over samenstelling van de atmosferen van exoplaneten’, zegt Odette Toloza van de Universiteit van Warwick, die een model ontwikkelde voor de gasschijf rond de witte dwerg.

‘De ontdekking werpt ook nieuw licht op het uiteindelijke lot van planetenstelsels’, voegt Gänsicke daaraan toe.

Sterren zoals onze zon zijn het grootste deel van hun bestaan bezig om waterstof in hun kern te fuseren. Wanneer deze ‘brandstof’ opraakt, zwellen ze op tot rode reuzen, worden daarbij honderden keren groter en slokken nabije planeten op. In het geval van ons zonnestelsel zal het gaan het om Mercurius, Venus en zelfs de aarde: stuk voor stuk zullen ze over ongeveer 5 miljard jaar worden verzwolgen door de tot rode reus opgezwollen zon. Uiteindelijk stoten zonachtige sterren hun buitenste lagen af, waarna de uitgeputte kern als witte dwerg achterblijft. Rond zo’n stellair overblijfsel kunnen nog steeds planeten cirkelen, en vermoed wordt dat er in ons Melkwegstelsel veel van deze stelsels te vinden zijn. Tot nu toe hadden wetenschappers echter nog nooit aanwijzingen gevonden voor een reuzenplaneet die zich bij een witte dwerg heeft weten te handhaven. De detectie van een exoplaneet in een baan om WDJ0914+1914, op ongeveer 1500 lichtjaar in het sterrenbeeld Kreeft, zou wel eens de eerste in een lange reeks kunnen zijn.

Volgens de onderzoekers draait de exoplaneet die nu met behulp van ESO’s X-shooter is opgespoord op een afstand van slechts 10 miljoen kilometer – oftewel 15 keer de straal van de zon – om de witte dwerg: ruimschoots binnen de voormalige rode reus dus. Dit impliceert dat de planeet pas nadat zijn moederster in een witte dwerg was veranderd dichter naar deze toe is gemigreerd. De astronomen denken dat deze nieuwe omloopbaan het gevolg kan zijn van zwaartekrachtsinteracties met andere planeten in het stelsel, wat betekent dat wellicht meer dan één planeet de heftige gedaanteverandering van zijn moederster heeft overleefd.

‘Tot voor kort hadden maar weinig astronomen nagedacht over het lot van planeten rond stervende sterren. Deze ontdekking van een planeet die op geringe afstand om een uitgebrande sterkern draait, toont maar weer eens aan dat het heelal ons voortdurend uitdaagt om met nieuwe ideeën te komen,’ concludeert Gänsicke. Bron: ESO.

Comments

  1. Quote : “De astronomen denken dat deze nieuwe omloopbaan het gevolg kan zijn van zwaartekrachtsinteracties met andere planeten in het stelsel, wat betekent dat wellicht meer dan één planeet de heftige gedaanteverandering van zijn moederster heeft overleefd.”

    Doordat een paar schillen van uit ‘rode reus’ periode waarschijnlijk niet terug keren in de ster, is de resulterende witte dwerg waarschijnlijk een stuk lichter dan de originele ster van miljarden jaren terug.
    Je zou dus verwachten dat de planeten, als er niks bijzonders gebeurt(!), naar buiten migreren.

    Dat dit hier juist niet gebeurd, maakt dit stelsel wel extra interessant. 🙂
    Ik mag toch hopen dat men meer onderzoek (tijd/geld) beschikbaar stelt om die evt. andere planeten te vinden.
    Andere opties zijn wellicht dat deze planeet pas recent is ingevangen. #zwerfplaneet
    Of dat er zoveel puin rond deze ster/witte dwerg hangt, dat deze planeet wordt afgeremd en daardoor naar binnen valt.

    Groet, Paul

Speak Your Mind

*

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

%d bloggers liken dit: