Dat een planeet plat is, klinkt als een hersenspinsel van complotdenkers, maar het is echt waar. Of nou ja, piepjonge planeten hebben eerst de platte vorm van een Smartie of M&M, voordat ze een bol worden.
Het gaat om zogenoemde protoplaneten, die zich nog maar relatief recent rond een ster gevormd hebben. Die blijken niet bolvormig, zoals je planeten kent, maar hebben een meer afgeplatte ronde vorm. Dat concluderen astrofysici van de University of Central Lancashire, op basis van computersimulaties, die de vorming van planeten hebben gemodelleerd aan de hand van de instabiliteitstheorie. Die gaat ervan uit dat protoplaneten zich in korte tijd vormen uit de uit elkaar vallende ronddraaiende schijf, bestaande uit gas en stof, die rond jonge sterren draait.
Ontstaan onbekend
De onderzoekers bepaalden aan de hand van de simulaties de eigenschappen van de planeet, vergeleken die met observaties en bestudeerden het formatiemechanisme van gasreuzen. Ze richtten zich daarbij op de vorm van jonge planeten en hoe die kunnen uitgroeien tot enorme gasplaneten, die zelfs nog groter zijn dan Jupiter. Ook keken ze naar hoe de eigenschappen van planeten ontstonden onder verschillende fysieke omstandigheden, zoals de omgevingstemperatuur en de gasdichtheid.
“In de afgelopen drie decennia zijn er veel exoplaneten ontdekt. Hoewel we er duizenden hebben geobserveerd, weten we nog maar weinig over hoe ze ontstaan zijn”, vertelt onderzoeker Adam Fenton. “Het idee was altijd dat ze óf worden gevormd door zogenoemde ‘kernaccretie’ waarbij het aantal samengevoegde stofdeeltjes vanuit de kern langzaam groeit om na lange tijd een steeds groter object te vormen, óf dat de vorming juist snel gebeurt door het uiteenvallen van grote draaiende schijven rond jonge sterren, wat we de instabiliteitstheorie noemen.”
Zwaar rekenwerk
Lange tijd leek de eerste optie aannemelijker, maar nu gaat de voorkeur uit naar de tweede theorie. “Die is aantrekkelijk, omdat grote planeten zich relatief heel snel kunnen vormen op grote afstanden van hun ster. Dat verklaart sommige observaties van exoplaneten”, aldus Fenton.
Om te bevestigen of de theorie klopt, hebben de wetenschappers de computer aan het werk gezet. “Het was een extreem veeleisend rekenproject waarvoor een half miljoen computeruren nodig waren op de enorm geavanceerde Britse DiRAC High Performance Computing Facility. Maar de resultaten waren geweldig en zeker de moeite waard.”
Geen bol maar een schijf
Onderzoeker Dimitris Stamatellos voegt toe: “We bestuderen de formatie van planeten al heel lang, maar we hebben er nooit aan gedacht om in simulaties de vorm van planeten te onderzoeken als ze zich vormen. We gingen er altijd van uit dat ze bolvorming zijn. Dus we waren erg verrast toen bleek dat ze meer op afgeplatte schijven lijken, eigenlijk net Smarties.”
Zo komt er mogelijk eindelijk een antwoord op de cruciale vraag hoe planeten ontstaan en dat antwoord wijst in de richting van de minder favoriete instabiliteitstheorie in plaats van de standaard theorie dat de planeten zich vormen door kernaccretie. De onderzoekers hebben daarnaast ontdekt dat nieuwe planeten groeien, doordat materiaal bovenop ze valt, voornamelijk vanaf de polen en niet in het midden.
James Webb
De gevolgen voor de observatie van jonge planeten is groot, aangezien het er nu op lijkt dat de manier waarop planeten door een telescoop te zien zijn, afhangt van het perspectief. Kijk je er bovenop, dan lijken ze rond, maar kijk je vanaf de zijkant dan zijn ze plat.
Om daar meer over te weten te komen, gaan de onderzoekers in vervolgonderzoek met nog betere computermodellen proberen te achterhalen hoe de vorm van deze planeten wordt beïnvloed door de omgeving waarin ze ontstaan. Ook willen ze hun chemische samenstelling bepalen om die in de toekomst te kunnen vergelijken met observaties van de James Webb-telescoop, die ongetwijfeld nog heel wat exoplaneetjes van dichtbij gaat bekijken.
