K-sterren hebben mogelijk bewoonbare planeten

exoplaneet bij K-klasse ster
Artist impression van een exoplaneet bij een ster van spectraalklasse K. Credits: NASA Ames/JPL-Caltech/Tim Pyle

Wetenschappers die zoeken naar tekenen van leven buiten ons zonnestelsel hebben te maken met grote uitdagingen. Eén van die uitdagingen is dat er miljarden sterren in ons sterrenstelsel zijn die onderzocht kunnen worden. Om die zoektocht in te engen moeten ze uitzoeken welke sterren het meest geschikt zijn om bewoonbare planeten te hebben.

Een nieuw onderzoek beschrijft dat een klasse van sterren, de K sterren mogelijk veelbelovende doelen zijn in de zoektocht naar tekenen van leven. K sterren zijn sterren die een beetje zwakker zijn dan de Zon maar veel helderder dan de zwakste sterren.

Waarom? Welnu, ten eerste worden K sterren veel ouder dan de Zon: 17 tot wel 70 miljard jaar. Onze Zon wordt ongeveer 10 miljard jaar oud. Er is dus meer dan voldoende tijd zodat leven zich kan ontwikkelen. Daarnaast zijn K sterren tijdens hun jeugd ook veel rustiger dan de zwakste sterren in het heelal, de rode dwergen oftewel de M-klasse sterren.

In de zoektocht naar bewoonbare planeten hebben M-klasse sterren enige voordelen. Het is het meest voorkomende type ster in ons sterrenstelsel, ongeveer 75% van alle sterren zijn rode dwergen. Deze sterren zijn ook gierig met hun brandstof en ze kunnen wel een biljoen jaar schijnen. Een voorbeeld van een M-klasse ster is TRAPPIST-1 waarbij 7 aardachtige planeten zijn gevonden.

Maar M-klasse sterren hebben een nogal turbulente jeugd die zorgt voor problemen voor potentieel leven. Rode dwergen vertonen veel meer zeer sterke zonnevlammen, explosieve uitbarstingen van magnetische energie, dan sterren die op de Zon lijken. M-klasse sterren zijn tijdens hun jeugd ook veel helderder. Na hun ontstaan zijn ze ongeveer een miljard jaar veel helderder en heter en dat zou water in oceanen op planeten die op enig moment in de bewoonbare zone terechtkomen, volledig kunnen laten verdampen.

Volgens astronome Giadi Arney van het Goddard Space Flight Center van de NASA zijn K-klasse sterren mogelijk de ‘sweet spot” tussen zonachtige sterren en M-klasse sterren. Arney wilde uitzoeken hoe mogelijk signalen van biologische activiteit, oftewel tekenen van leven, er op een hypothetische planeet rond een K-klasse ster er uit zou zien. Haar onderzoek is onlangs gepubliceerd in het tijdschrift The Astrophysical Journal Letters.

Wetenschappers beschouwen de gelijktijdige aanwezigheid van zuurstof en methaan in de atmosfeer van een planeet als een sterk teken van biologische activiteit. De gassen reageren namelijk met elkaar waardoor ze verdwijnen tot andere componenten. Als ze dus gelijktijdig in de atmosfeer aanwezig zijn dat betekent dat dat er een mechanisme is dat ze beiden weer snel produceert, en dat kan leven zijn.

Echter, door hun enorme afstand tot de Aarde zijn planeten bij andere sterren lastig waar te nemen dus ze moeten nogal grote hoeveelheden zuurstof en methaan in hun atmosfeer hebben willen we dat vanaf de Aarde kunnen waarnemen. Het onderzoek van Arney vond dat het zuurstof-methaansignaal rond een K-klasse ster vermoedelijk sterker is dan rond een zonachtige ster.

Arney gebruikte computermodellen om de chemie en de temperatuur van de atmosfeer van een planeet te simuleren en kon zo zien hoe de atmosfeer reageert bij verschillende gaststerren. Deze synthetische atmosferen werden daarna toegevoegd aan een model dat het spectrum van een planeet simuleert zodat gezien kan worden hoe dit er mogelijk met toekomstige telescopen uitziet.

Als je een planeet rond een ster van de K-klasse plaatst dan doet de zuurstof de methaan niet heel erg snel vernietigen dus er kan zich meer methaan in de atmosfeer ophopen. Dit komt omdat de ultraviolette straling van de K-klasse ster geen hoog reactieve zuurstofgassen produceren die methaan net zo snel afbreken als een zonachtige ster dat doet.

Dit sterkere zuurstof-methaan signaal is ook voorspeld voor planeten rond rode dwergen maar de grote activiteit van dergelijke sterren zorgt er voor dat ze vermoedelijk niet geschikt zijn om bewoonbare planeten te hebben. K-klasse sterren bieden, vergeleken met zonachtige sterren, een grotere waarschijnlijkheid op een simultaan zuurstof-methaan signaal zonder de nadelen die M-klasse sterren hebben.

Daarnaast zullen planeten rond M-klasse sterren gemakkelijker zijn te vinden dan rond zonachtige sterren, K-klasse sterren zijn namelijk lichtzwakker. Onze Zon is 10 miljard maal helderder dan een aardachtige planeet die er omheen draait. Astronomen moeten dus nogal wat licht zien te onderdrukken om een planeet zichtbaar te maken. Een K-klasse ster is ongeveer een miljard maal helderder dan een aardachtige planeet die er omheen draait.

Het onderzoek van Arney bevat ook een discussie waarom nabije K-klasse sterren mogelijk goede doelen zijn voor toekomstige waarnemingen. We hebben niet de mogelijkheid om naar planeten bij andere sterren te reizen dus de mogelijkheden om licht van deze planeten te onderzoeken op signalen die zouden kunnen wijzen op leven, zijn beperkt. De enige mogelijk die we momenteel hebben is het analyseren van het licht van deze planeten. Door dit licht te scheiden in zijn verschillende kleuren, het spectrum, kunnen wetenschappers de samenstelling van de atmosfeer van een planeet bepalen want verschillende componenten zenden of absorberen verschillende kleuren licht.

Volgens Arney zijn nabije K-klasse sterren zoals 61 Cygni A/B, Epsilon Endi, Groombridge 1618 en HD 156026 zeker de moeite waard om in de nabije toekomst op signalen van biologische activiteit te onderzoeken.

Bron: Giada N. Arney, “The K Dwarf Advantage for Biosignatures on Directly Imaged Exoplanets  

 

Eerste publicatie: 11 maart 2019
Bron: SciTechDaily




%d bloggers liken dit: