Astronomen hebben tot hun verrassing een planeet gevonden die rond het restant van zijn overleden moederster draait. Deze ontdekking biedt hoop dat de planeten in ons zonnestelsel na de dood van de zon zullen voortbestaan. Bovendien werpt die een geheel nieuwe soort plek op om te zoeken naar buitenaards leven.

Over een jaartje of 5 miljard is onze zon door zijn brandstof heen. Op dat moment zal die uitdijen tot een rode reus. De buitenkant van de zon reikt dan ongeveer tot de baan van de aarde. Hierdoor zullen de binnenste planeten – Mercurius, Venus en wellicht de aarde zelf – opgeslokt worden door de uitzettende ster. Tot overmaat van ramp blaast de rode reus vervolgens zijn buitenste gaslagen de ruimte in. Dit vernietigende proces zal ook de verder gelegen planeten aantasten.

Het is alleen niet precies duidelijk hoe dat zal gaan. Om daarachter te komen, bestuderen sterrenkundigen witte dwergen. Dit zijn de uiteindelijke overblijfselen van lichte sterren zoals de zon, bestaande uit de langzaam uitdovende kern van de vroegere ster. Bij die witte dwergen hopen sterrenkundigen aanwijzingen te vinden voor het lot van de planeten die er ooit omheen draaiden.

Verscheurde planeten

Onderzoek in de afgelopen jaren leverde een somber beeld op. Astronomen vonden namelijk alleen restanten van planeten rond witte dwergen. Als voormalige sterkern heeft een witte dwerg een gering formaat, maar is hij nog steeds ontzettend zwaar. Planeten die zich nabij de dode ster begeven, ondervinden daardoor een enorm sterke zwaartekracht. Dit zorgt ervoor dat de planeten in stukken gescheurd worden en soms zelfs op de witte dwerg vallen, zo namen sterrenkundigen waar. Mocht een planeet de gewelddadige transitie van zijn ster al overleven, dan zorgt de witte dwerg er daarna wel voor dat hem geen lang leven beschoren is, zo leek de treurige conclusie.

Een onverwachtse vondst schijnt echter nieuw licht op de zaak. Met waarnemingen van planetenjager TESS ontdekte een team van astronomen een intact object dat op korte afstand rond een witte dwerg draait. De ontdekking werd vervolgens door meerdere telescopen bevestigd. Zeer waarschijnlijk gaat het om een gigantische planeet, die bijna veertien keer zwaarder is dan Jupiter.

Het enige beeld dat we tot nu toe kenden van planeten rond witte dwergen: langzaam uiteenvallend door de vernietigende kracht van hun moederster. Illustratie: Harvard Center for Astrophysics/Mark A. Garlick

Koele kikker

‘Nooit eerder hebben we bewijs gevonden dat een planeet zo dicht bij een witte dwerg komt en het ook overleeft’, zegt astronoom Andrew Vanderburg van de Universiteit van Wisconsin-Madison, die het onderzoek leidde, in een persbericht. ‘We gebruikten TESS om de verwoesting van planeten rond witte dwergen te onderzoeken. Dat we een planeet zouden vinden die intact lijkt te zijn, hadden we niet verwacht. Het is een aangename verrassing.’

De planeet heeft niet alleen op raadselachtige wijze de vernietigende kracht van de witte dwerg weten te weerstaan, maar vertoont ook nog een aantal andere unieke eigenschappen. Zo zorgt de combinatie van een gigantische planeet en een bescheiden witte dwerg voor het eigenaardige feit dat de planeet vele malen groter is dan de ster waar hij omheen draait.

Daarnaast blijkt de gigant opmerkelijk koel te zijn: het kwik komt er niet boven de 17 graden Celsius. Voor een Jupiter-achtige planeet die zo dicht bij zijn moederster staat, is dat ongekend. Zogenoemde ‘hete Jupiters’, met een vergelijkbare grootte en afstand tot hun ster, kunnen temperaturen van wel duizenden graden Celsius bereiken.

Leefbare zone

‘Die temperatuur kan zo laag zijn doordat witte dwergen nog maar weinig straling uitzenden’, zegt astronoom Vincent Van Eylen (University College Londen), niet betrokken bij het onderzoek. ‘Daardoor heb je al op kleine afstand van de ster temperaturen vergelijkbaar met die van de aarde, waarbij ook vloeibaar water kan bestaan. Bij witte dwergen ligt de leefbare zone dus eigenlijk heel dicht bij de ster.’

Doordat witte dwergen maar weinig straling uitzenden, ligt de temperatuur zelfs op korte afstand al zeer laag. Illustratie: NASA/JPL-Caltech

De ontdekking biedt daarmee onverwachts nieuwe plekken om te speuren naar buitenaards leven. ‘Deze planeet is groter dan Jupiter; daar zal zeker geen leven zijn’, vervolgt Van Eylen. ‘Maar een aardachtige planeet op een vergelijkbare afstand van een witte dwerg is een plek waar je mogelijk leven mag verwachten.’

Extra interessant daarbij is dat witte dwergen erg stabiel zijn: ze koelen zeer langzaam af, waardoor ze miljarden jaren lang een min of meer constante hoeveelheid licht uitstralen. ‘Het leven op een planeet als de aarde zou de extreme omstandigheden tijdens de rode-reus-fase niet overleven. Maar mocht de aarde het zelf wel overleven en net als de ontdekte planeet inwaarts migreren, dan ontstaan er opnieuw leefbare omstandigheden. Dan krijgt het leven misschien een tweede kans.’

Miraculeuze migratie

Hebben planeten als de aarde dan een tweede leven in het verschiet liggen? Dat is nog maar de vraag. ‘Onze ontdekking suggereert dat de planeet oorspronkelijk ver van de ster stond’, zegt Vanderburg. ‘Pas nadat de ster een witte dwerg werd, is de planeet op de een of andere manier naar binnen gereisd.’ Het is echter onduidelijk hoe de planeet zonder kleerscheuren de disruptieve krachten van de witte dwerg overleefd heeft tijdens deze inwaartse migratie.

Met behulp van computersimulaties vonden de onderzoekers een mogelijke verklaring. Het verzwelgen van de binnenste planeten door de rode reus kan de banen van andere planeten uit balans brengen. De planeet in kwestie is mogelijk in een ovale baan terecht gekomen, waarin hij tijdens de kortste nadering tot de witte dwerg dicht in zijn buurt kwam. Over een lange periode – de witte dwerg in kwestie bestaat al 6 miljard jaar – zou de planeet door geleidelijk energieverlies uiteindelijk in de huidige, stabiele baan dicht rond de witte dwerg terechtkomen.

Planetenjager TESS is uitermate geschikt om ook planeten van het formaat aarde rond witte dwergen te detecteren. Afbeelding: NASA/Goddard Space Flight Center

Een nieuwe zoektocht

‘Dit is de eerste intacte planeet die gevonden is. Daardoor is het moeilijk te zeggen of dit een zeldzaamheid is of dat er meer van dit soort objecten te vinden zijn’, zegt Van Eylen. Het lot van ons zonnestelsel blijft met deze ene ontdekking voorlopig dus ongewis. Maar de vondst biedt wel hoop, aldus Vanderburg. ‘Nu we weten dat het voor planeten mogelijk is de reis te overleven zonder verscheurd te worden door de zwaartekracht van de witte dwerg, kunnen we op zoek naar andere, kleinere planeten bij zulke sterren.’

De kleine afmeting van de witte dwerg werkt daarbij in het voordeel van astronomen. ‘In tegenstelling tot bij normale sterren kun je hier kleine planeten relatief eenvoudig ontdekken. Ook kun je hun atmosfeer beter bestuderen’, merkt Van Eylen op. ‘Het is best mogelijk om met TESS aardachtige of zelfs nog kleinere planeten te vinden rond witte dwergen. Hoewel ze misschien zeldzaam zijn, zal er door deze ontdekking actiever naar gezocht worden.’

Exoplaneten
LEESTIP: In Exoplaneten maak je kennis met de bijzonderste exoplaneten in het heelal. Bestel hier het e-book of een fysiek exemplaar!