Het lijkt erop dat rotsachtige exoplaneten nog vreemder zijn dan gedacht.

Ondertussen hebben astronomen al duizenden planeten ontdekt die rond andere sterren in onze Melkweg cirkelen. Wat onderzoekers echter vaak nog niet weten, is waar deze planeten uit bestaan. Lijken ze bijvoorbeeld op de aarde, of hebben ze een hele andere samenstelling? Onderzoekers hebben in een nieuwe studie de chemische samenstelling van zogenoemde ‘vervuilde’ witte dwergen bestudeerd. En dat leidt tot de verrassende conclusie dat de meeste rotsachtige exoplaneten die om nabije sterren draaien, veel exotische zijn dan gedacht.

Vervuilde witte dwergen
Zoals je misschien wel weet, is een witte dwerg een ster die aan aan het einde van zijn leven is gekomen. Het zijn eigenlijk dichte, ingestorte kernen van ooit hele normale sterren. Ook onze eigen zon transformeert over vijf miljard jaar in een witte dwerg. Veel witte dwergen in het Melkwegstelsel blijken echter ‘vervuild’ met vreemd materiaal, afkomstig van bijvoorbeeld planeten, planetoïden of andere rotsachtige hemellichamen die ooit om die ster cirkelden. Dit materiaal vervuilde de atmosfeer van de witte dwerg toen deze stierf en alles wat rondom ‘m cirkelde, naar zich toetrok. Daarom noemen we deze verschijnselen ‘vervuilde’ witte dwergen.

Studie
In de nieuwe studie kwamen de onderzoekers op een goed idee. Want door te zoeken naar elementen die van nature niet voorkomen in de atmosfeer van een witte dwerg – alles anders dan waterstof en helium – kunnen wetenschappers achterhalen waaruit de rotsachtige planetaire objecten die naar de stervende ster toe werden getrokken, uit bestonden. Het team bestudeerde 23 vervuilde witte dwergen die zich allemaal op ongeveer 650 lichtjaar afstand van de zon bevinden. Eerdere studies hadden al aan het licht gebracht dat deze witte dwergen sporen van calcium, silicium, magnesium en ijzer bevatten. De onderzoekers gebruikten vervolgens de gemeten abundanties van die elementen om de oorspronkelijke mineralen en rotsen te reconstrueren waar de elementen uit kunnen zijn ontstaan.

Exotisch
Het leidt tot een verrassende ontdekking. Want de vervuilde witte dwergen blijken een breed scala aan chemische samenstellingen te hebben. Dit suggereert dat de exoplaneten die eens rondom de witte dwergen cirkelden, uit veel verschillende gesteentes bestonden. En sommige gesteenten zijn ons zelf volledig vreemd. Het betekent dat de onderzoekers nieuwe namen moesten bedenken om de nieuwe steensoorten te classificeren. “Hoewel sommige exoplaneten die ooit om vervuilde witte dwergen cirkelden lijken op de aarde, herbergen de meeste gesteenten die we in ons zonnestelsel niet kennen,” zegt onderzoeker Siyi Xu.

Vreemder dan gedacht
Het lijkt er dus op dat rotsachtige planeten nog vreemder kunnen zijn dan gedacht. Want blijkbaar bestaat het leeuwendeel uit gesteenten die nergens in ons zonnestelsel voorkomen. Dit kan vervolgens ook gevolgen hebben voor de betreffende rotsachtige werelden. “Sommige gesteenten smelten al bij veel lagere temperaturen of produceren dikkere korsten dan aardachtige rotsen,” legt Keith Putirka uit. “Ook kunnen bepaalde gesteentes zachter zijn, wat weer invloed heeft op de de ontwikkeling van de platentektoniek.”

Korst
Verder hebben de onderzoekers in hun studie in sommige gevallen zelfs weten te ontraadselen waar het gedetecteerde rotsachtige puin vandaan moet zijn gekomen. Hoge concentraties magnesium en weinig silicium gemeten in de atmosfeer van vervuilde witte dwergen, suggereren dat het gedetecteerde rotsachtige materiaal afkomstig is uit het binnenste van een planeet. Dit betekent dat het zijn oorsprong vindt in de mantel en dus niet afkomstig is van de korst. En dat is interessant. In eerdere studies naar vervuilde witte dwergen dachten de onderzoekers namelijk sporen van continentale korsten te hebben gespot. Maar Putirka en Xu vonden daarvoor geen bewijs, al sluiten de nieuwe waarnemingen ook niet uit dat de exoplaneten niet over een korst beschikten. “We denken alleen dat als ze een korst hadden, we de sporen daarvan nu niet kunnen zien,” legt Putirka uit. “Het zou in dat geval namelijk gaan om een hele kleine fractie in vergelijking met de massa van andere planetaire componenten, zoals de kern en de mantel.”

Al met al beginnen we steeds meer over andere exotische en bijzondere exoplaneten te leren die zich buiten ons zonnestelsel ophouden. En dat zelfs de rotsachtige exemplaren er heel anders uit kunnen zien dan de aarde, lijkt met deze studie onomstotelijk bewezen. Blijkbaar bestaan er nog veel meer steensoorten dan we denken. En waarschijnlijk zullen we daar in de toekomst wel meer over te weten komen. De aankomende James Webb-telescoop die in december gelanceerd gaat worden, zal namelijk in staat zijn om sterren en exoplaneten in nog meer detail te bestuderen. En dan zullen we mogelijk nog veel meer leren over de bijzondere diversiteit die ons heelal rijk is.