Terwijl de planeet door zijn moederster met gevaarlijke straling wordt bestookt, verliest hij de ene keer wel en de andere keer geen waterstofgas. Het lijkt wel of de planeet de hik heeft!
Op zo’n 32 lichtjaar afstand van de aarde vinden we de nukkige rode dwerg AU Microscopii (AU Mic). Enkele jaren geleden ontdekten astronomen dat deze ster een planeet herbergt. De planeet, die AU Mic b heet, heeft een vrij nauwe baan rond zijn ster. Zo duurt een jaar op AU Mic b slechts 8,5 dagen. En dat betekent niet veel goeds. Rode dwergsterren kunnen namelijk op krachtige wijze uitbarsten, waardoor rondom cirkelende planeten van hun atmosfeer worden ontdaan. Ook AU Mic b lijkt met gevaarlijke straling te worden gebombardeerd. Onderzoekers ontdekten dat hierdoor zijn waterstofatmosfeer langzaam maar zeker verdampt. Maar… gek genoeg niet de hele tijd.
AU Mic is een koele, rode dwergster met een geschatte leeftijd van minder dan 100 miljoen jaar. Dit betekent dat de ster eigenlijk nog maar een peuter is. Ter vergelijking, onze zon heeft ondertussen al 4,6 miljard verjaardagen gevierd. De ster is zo jong, dat hij voornamelijk schijnt door de warmte die wordt gegenereerd omdat zijn eigen zwaartekracht hem naar binnen trekt. Minder dan 10 procent van de energie van de ster wordt gegenereerd door kernfusie, waarbij waterstof wordt omgevormd tot helium; het proces dat sterren zoals onze zon aandrijft. De binnenste planeet, AU Mic b, bevindt zich zoals gezegd dicht bij zijn moederster in de buurt (op ongeveer 1/10 van de afstand van planeet Mercurius tot de zon). De opgeblazen, gasvormige wereld heeft ongeveer vier keer de diameter van de aarde.
Onderzoekers sloegen het zonnestelsel gade met behulp van ruimtetelescoop Hubble. En opvallend genoeg zagen ze dat er de ene keer helemaal geen waterstofgas wegsijpelde en de andere keer juist heel veel.
Variatie
Deze extreme variatie schokte de onderzoekers. “We hebben nog nooit een planeet gezien die in de korte periode waarin hij voor zijn ster langs beweegt, soms wel van zijn atmosfeer wordt beroofd en soms niet,” zegt onderzoeker Keighley Rockcliffe. We hadden iets voorspelbaars en herhaalbaars verwacht, maar dit is echt gek. Toen ik het voor het eerst zag, dacht ik: ‘dit kan niet kloppen’.”
Rode dwergsterren
Rode dwergsterren (M-sterren) zijn de meest voorkomende en langstlevende sterren in het heelal. Ze zijn een stukje kleiner en koeler dan onze eigen zon. Omdat ze met zoveel zijn, zou je verwachten dat ze de meerderheid van de planeten in ons Melkwegstelsel huisvesten. En inderdaad blijken rode dwergsterren vaak rotsachtige planeten te herbergen. Sommige van deze aardachtige werelden draaien ook nog eens in de leefbare zone. Al deze ingrediënten samen maken rode dwergen erg interessant in de zoektocht naar buitenaards leven.
Leefbaar?
Toch is het de vraag in hoeverre planeten rond rode dwergsterren, zoals AU Mic b, leefbaar zijn. Rode dwergsterren zijn vaak erg actief en kunnen zoals gezegd op krachtige wijze uitbarsten. Daarbij komt er honderd tot duizend keer zoveel energie vrij als bij de uitbarstingen die onze zon soms ontketent. Stel je een zinderende vuurwerkshow van hevige winden, zonnestormen en röntgenstraling voor. Omcirkelende exoplaneten zijn daardoor hun leven niet zeker en kunnen ieder moment van hun atmosfeer worden beroofd. Dit geldt zeker voor planeten die binnen de eerste 100 miljoen jaar na de geboorte van de ster het levenslicht zagen.
Onderzoek
Dit was ook precies de reden dat de onderzoekers AU Mic b wilden bestuderen. “We willen weten welke soorten planeten dergelijke barre omgevingen kunnen overleven,” legt Rockcliffe uit. “Hoe zullen ze er uiteindelijk uitzien als de ster tot rust komt? En is er uiteindelijk een kans op bewoonbaarheid, of zullen ze eindigen als verschroeide planeten? Verliezen ze uiteindelijk het grootste deel van hun atmosfeer en worden hun overlevende kernen superaardes? We weten niet echt hoe ze er uiteindelijk uit zullen zien, omdat we dit niet uit ons eigen zonnestelsel kennen.”
Verklaringen
Het onderzoek, gepubliceerd in The Astronomical Journal, heeft echter andere resultaten opgeleverd dan verwacht. Op dit moment begrijpen de onderzoekers nog niet helemaal waarom AU Mic b de ene keer wel atmosferische waterstofgas verliest en de andere keer niet. Deze nooit eerder geziene veranderingen in de atmosferische uitstroom kunnen betekenen dat de uitbarstingen van zijn moederster zeer variabel zijn. Een mogelijke verklaring voor het ontbreken van waterstof tijdens sommige planeetovergangen is dat een krachtige stellaire uitbarsting – die zo’n zeven uur eerder plaatsvond – het wegvloeiende waterstofgas mogelijk heeft ‘gefoto-ioniseerd’. Foto-ionisatie treedt op als een foton wordt geabsorbeerd waardoor een of meer elektronen worden weggeschoten. Mogelijk werd het waterstofgas hierdoor doorzichtig, waardoor het niet langer waarneembaar was. Een andere verklaring is dat stellaire wind de uitstroom van atmosferisch gas bepaalt, waardoor deze op sommige momenten waarneembaar is en op andere momenten niet.
Op dit moment blijft de werkelijke reden in nevelen gehuld. De onderzoekers hopen dat vervolgwaarnemingen met Hubble aanvullende aanwijzingen zullen opleveren.
