Op 31 lichtjaar afstand draait een flinke gasplaneet rond een kleine rode dwergster. De planeet is bijna half zo groot als Jupiter, terwijl de ster tien keer zo klein is als de zon. En daarmee druist het duo in tegen onze huidige theorieën over planeetvorming.

Een nieuw ontdekte exoplaneet is geen nieuws meer. Inmiddels zijn er ruim vierduizend planeten gevonden in banen rond andere sterren. ‘Maar een exoplaneet die tegen de huidige planeetvormingstheorieën in gaat, kan nog steeds interesse opwekken bij astronomen’, schrijft sterrenkundige Greg Laughlin, niet betrokken bij het onderzoek, in een toegevoegd perspectief in Science.

Zwijgend higgsboson
LEES OOK
Zwijgend higgsboson

Verrassende ontdekking

Rode dwergsterren, ook wel M-sterren genoemd, zijn de meest voorkomende sterren in de Melkweg. Modellen, gebaseerd op eerdere exoplaneetmetingen en theorie, voorspellen dat er rondom deze sterren gemideld een tot drie planeten te verwachten zijn met massa’s tussen die van de aarde en die van Neptunus.

Gasreuzen zoals Jupiter zouden daarentegen nauwelijks ontstaan bij zulke kleine sterren. Enkele modellen voorspellen dat zulke gasplaneten er wel zijn, maar dan op grote afstand van hun kleine moederster.

De onderzoekers waren daarom verbaasd toen ze gigaplaneet GJ 3512 b ontdekten die in bijna 204 dagen in een langwerpige baan rond zijn kleine moederster GJ 3512 draait. De planeet staat dichter bij zijn ster dan Mercurius bij de zon. Toch is het er koud – gemiddeld -123°C – omdat GJ 3512 ongeveer een duizendste van de straling van de zon uitzendt.

Nog een planeet

GJ 3512 b werd ontdekt met een telescoop van het Calar Alto-observatorium in Spanje. De exoplaneet werd niet direct waargenomen. De onderzoekers leidden zijn bestaan af uit de subtiele veranderingen in het licht van de dwergster. Die veranderingen ontstaan doordat de ster een klein beetje heen en weer beweegt door de invloed van de zwaartekracht van de planeet die eromheen draait.

Uit die beweging leidden de astronomen bovendien af dat er waarschijnlijk nog een planeet rond de ster draait. Op een grotere afstand, met een omlooptijd van ongeveer 2100 dagen.

Het GJ 3512-stelsel vergeken met andere planetenstelsels. Bron: Guillem Anglada-Escude – IEEC, SpaceEngine.org

Efficiënt en krachtig

Planten vormen uit een schijf van gas en stof die om een jonge ster heen draait. Volgens de huidige theorieën ontstaan gasreuzen zoals Jupiter in twee stappen. Eerst vormt er een rots- en ijsachtige kern van brokstukken in die stofschijf. De tweede stap volgt als deze kern minstens tien keer zo zwaar is geworden als de aarde. Dan heeft hij een zo sterke zwaartekracht dat hij het waterstof- en heliumgas uit de schijf naar zich toetrekt. Zo ontstaat in korte tijd een gasreus.

Volgens de theorie zou de stofschijf rond kleine sterren niet geschikt zijn om in korte tijd een voldoende zware kern op te bouwen om een grote hoeveelheid gas aan te trekken. GJ3512 b toont aan dat er toch een manier bestaat waarop uit een stofschijf dicht bij een kleine ster een gasreus kan groeien. Die planeetvorming moet zelfs efficiënt en krachtig genoeg geweest zijn om twee grote planeten te laten ontstaan.

In één stap

Er bestaat een alternatieve theorie die het bestaan van het bijzondere planetenstelsel van GJ 3512 kan verklaren. Daarbij wordt er niet eerst een kern gevormd, maar ontstaat de gasreus in één stap. Dit kan gebeuren als de massa van de stofschijf erg groot is en bovendien koud genoeg. In dat geval kan de schijf razendsnel onder zijn eigen gewicht ineenstorten tot grote planeten, zonder dat er eerst een kern hoeft te ontstaan.

Mogelijk ontstonden er bij GJ 3512 op deze manier twee gasreuzen. Door de zwaartekracht die ze op elkaar uitoefenden, kan GJ 3512 b vervolgens in zijn opmerkelijke baan dicht bij de ster terecht zijn gekomen, schrijft Laughlin. Verder onderzoek, waarbij astronomen meer dwergsterren met gasreuzen hopen te vinden, zal moeten uitwijzen of zulke grote planeten inderdaad op meerdere manieren kunnen ontstaan.