Het object is uniek en vooralsnog bijzonder lastig te duiden.

Dat schrijven onderzoekers in het blad The Astronomical Journal. De studie draait om TIC 400799224, een dubbelstersysteem waarin planetenjager TESS iets opmerkelijks heeft gespot.

Dipjes
TESS (een afkorting voor Transiting Exoplanet Survey Satellite) werd in 2018 gelanceerd. De satelliet staart langdurig naar nabije, heldere sterren, in de hoop er getuige van te zijn dat hun helderheid met enige regelmaat afneemt. Want dat kan betekenen dat er rond die sterren een planeet cirkelt die zo af en toe een deel van het sterlicht tegenhoudt doordat deze tussen de moederster en TESS langs beweegt. Daarbij mag je verwachten dat de dipjes in helderheid van die moederster regelmatig optreden en elke keer even lang duren – want de planeet beweegt met een min of meer constante snelheid om de ster heen. Daarnaast mag je ook verwachten dat de helderheid elke keer even sterk afneemt, want die afname in helderheid wordt immers gedicteerd door de omvang van de planeet en die zal eveneens niet snel veranderen.

TESS heeft op deze wijze al meer dan 4500 kandidaat-exoplaneten ontdekt. En ook in TIC 400799224 heeft de planetenjager de helderheid van één van de twee sterren zien afnemen. En die observatie trok direct de aandacht van wetenschappers, omdat de TESS-data onthullen dat de helderheid van één van deze sterren in slechts enkele uren tijd met maar liefst 25 procent afnam. En hoewel de afnames in helderheid wel met regelmaat – ongeveer elke 19.77 dagen – plaatsvinden, is de duur ervan elke keer anders. En ook de mate waarin de helderheid van de ster afneemt, loopt uiteen.

Uniek
En daarmee zijn onderzoekers toch wel op een heel bijzonder object gestuit, zo stelt onderzoeker Brian Powell. “Het object is volledig uniek. Het doet wel een beetje denken aan de beruchte Boyajian’s Star (zie kader), maar er zijn ook enkele cruciale verschillen, waardoor TIC 400799224 eigenlijk een categorie op zichzelf is.”

Boyajian’s Star – ook wel bekend als Tabby’s ster of KIC 8462852 – werd in 2015 wereldnieuws. Ruimtetelescoop Kepler ontdekte namelijk dat de helderheid van de ster zeer onregelmatig afneemt. En ook de mate waarin de helderheid afneemt, loopt uiteen; soms nam de helderheid met 15 procent af. Soms zelfs met 22 procent. De afgelopen jaren passeerden tal van verklaringen de revue: Kepler zou een groep exokometen voor KIC 8462852 langs hebben zien bewegen of getuige zijn geweest van een planetaire botsing. Weer andere onderzoekers dachten dat rond de ster een door ringen omgeven en door Trojanen vergezelde planeet cirkelde of dat grote exomanen of gas- en stofwolken de boosdoeners waren. En anderen hielden het liever op een door aliens rond de ster gebouwde megastructuur. Geen van de verklaringen zijn echter volledig passend gebleken en het mysterie blijft vooralsnog onopgelost.

Met TIC 400799224 lijken we nu nóg een mysterie rijker te zijn, want ook de afnames in helderheid die wetenschappers in dit dubbelstersysteem zien, zijn lastig te verklaren. “Over de aard ervan kunnen we niets met zekerheid zeggen,” benadrukt Powell.

Hypothese
Maar er zijn natuurlijk wel hypothesen. Zo gaan de onderzoekers er afgaand op het feit dat de afnames in helderheid elke 19.77 dagen plaatsvinden, vanuit dat deze veroorzaakt worden door iets wat rond één van de twee sterren cirkelt. Gezien het feit dat de afnames in helderheid niet altijd even groot zijn en ook niet altijd even lang duren, kan dat geen ‘gewone’ exoplaneet zijn. Maar wat kan het dan wel zijn? In hun studie komen de wetenschappers met drie hypothesen op de proppen, waarvan er eentje toch behoorlijk sterk lijkt. “Er moet – afgaand op de regelmatige afnames in helderheid – een object rond de ster cirkelen dat omringd wordt door een amorfe wolk die in staat is om een substantiële hoeveelheid licht (zeker 37 procent van het licht van de moederster, red.) tegen te houden,” stelt Powell. “En het is het meest aannemelijk dat een dergelijke wolk uit stof bestaat.”

Voortdurende botsingen
Die stofwolk is niet alleen enorm, maar heeft in de zes jaar dat onderzoekers TIC 400799224 nu met behulp van data afkomstig van TESS en enkele andere, al langer opererende observatoria – bestudeerd hebben, ook moedig stand. Dat is onder meer af te leiden uit het feit dat de afnames in helderheid met regelmaat aanvangen. Het is opvallend, omdat je zou verwachten dat het stof gaandeweg toch optrekt. Het feit dat dat niet gebeurt, wijst erop dat de stofwolk voortdurend wordt aangevuld. “Ik denk dat we hier te maken hebben met een uiteenvallende planeet die zich beweegt in een gebied met andere, kleinere objecten – mogelijk brokstukken van de planeet of andere objecten die eerder met de planeet in botsing zijn gekomen.” En botsingen tussen die planeet – of wat daar nog van over is – en de omringende brokstukken genereren het stof dat de flinke afnames in helderheid veroorzaakt. “De periodiciteit (van die afnames in helderheid, red.) vereist wel dat die herhaaldelijke botsingen die het stof genereren elke keer ook in hetzelfde deel van de omloopbaan plaatsvinden,” voegt Powell toe.

Vervolgonderzoek
Het blijft een hypothese. “Ik moet benadrukken dat we alleen enkele mogelijke theorieën kunnen presenteren, geen enkele daarvan is nog bewezen.” Meer observaties zijn nodig om te achterhalen wat er precies aan de hand is in TIC 400799224. “Herhaaldelijke observaties – mogelijk over een periode van een jaar of langer – op verschillende golflengtes in de periode dat we een afname in helderheid verwachten, zijn nodig om de chemische samenstelling van de stof te bepalen en het gedrag ervan beter te begrijpen.” Powell sluit in dit stadium niet uit dat dergelijke vervolgwaarnemingen nog tot verrassingen gaan leiden. “Het is belangrijk om de theorieën die we in onze studie uiteenzetten te toetsen naarmate meer data beschikbaar zijn en dat proces zou ook zomaar een compleet andere verklaring op kunnen leveren.”

Het zijn mysteries zoals deze die het hart van astronomen sneller doen kloppen. Niet in de laatste plaats, omdat juist vreemde fenomenen tot nieuwe inzichten kunnen leiden. “Het is altijd belangrijk om unieke activiteiten te onderzoeken. Zo krijgen we een beter beeld van het brede scala aan gedragingen dat we in de ruimte kunnen verwachten en vergroten we ons begrip van het universum.”