Planeet met drie zonnen volgt een vreemde baan

De baan van KOI-5Ab
Dit diagram toont het baanvlak van de exoplaneet KOI-5Ab en het baan vlak van de sterren KOI-5A en KOI-5B (niet op schaal). Credit: Graphic: Caltech/R. Hurt (Infrared Processing and Analysis Center, or IPAC)

Astronomen hebben het bestaan bevestigd van een exoplaneet in een drievoudig stersysteem dat ongeveer 1800 lichtjaar van de Aarde is verwijderd. Planeten in meervoudige stersystemen zijn zeldzaam maar dit object is dat in het bijzonder want het volgt een erg vreemde baan.

Het eerste signaal van KOI-5Ab werd in 2009 door de Kepler Space Telescope gezien. Het was erg vroeg in de missie dus de kandidaat exoplaneet werd aan de kant geschoven ten faveure van gemakkelijkere doelen. Dat was op zich geen verkeerde beslissing want de Kepler Space Telescope heeft tijdens zijn 9 jaar durende missie 4760 kandidaat exoplaneten gevonden waarvan nog ongeveer de helft moeten worden bevestigd.

Volgens David Ciardi, hoofd van het Exoplanet Science Institute van de NASA liet men KOI-5Ab links liggen omdat er duizenden andere kandidaat exoplaneten waren. KOI-5Ab was een lastig geval en andere kandidaten waren laaghangend fruit. Bovendien kon men uit die Kepler data veel leren en werd KOI-5 eigenlijk een beetje vergeten.

Ciardi en zijn collega’s hebben nu met nieuwe ogen naar KOI-5Ab gekeken. Ze gebruikten namelijk de Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) van de NASA in combinatie met  verschillende telescopen op Aarde waaronder de grote Keck telescoop op Hawaï. Het team was uiteindelijk in staat om te bevestigen dat KOI-5Ab echt bestaat. Daarnaast konden de onderzoekers ook nog enkele verbazingwekkende aspecten van de stellaire omgeving van de exoplaneet achterhalen. De resultaten van het onderzoek werden onlangs tijdens een online meeting van de American Astronomical Society gepresenteerd.

De bevestiging van KOI-5Ab werd gedaan met behulp van de beproefde transitiemethode waarbij een planeet, van ons uit gezien, voorlangs zijn ster beweegt waardoor het sterlicht een beetje zwakker wordt. De bevestiging werd daarna gevalideerd met behulp van de “wiebel”-methode waarbij de kleine zwaartekracht van de exoplaneet trekt aan de ster waardoor die een beetje wiebelt. TESS werd gebruikt voor de transitiemethode en de Keck telescoop werd ingezet om de wiebeling van de ster te meten. De gecombineerde gegevens zorgden er voor dat de astronomen andere mogelijkheden, zoals het bestaan van een vierde ster, uit konden sluiten.

KOI 5Ab is vermoedelijk een grote gasplaneet, ongeveer in de grootte orde van Neptunus. De planeet verblijft in een drievoudig stersysteem en hoewel de baan een beetje vreemd is, is de algemene omgeving minder chaotisch dan het klinkt.

Ondanks dat KOI-5Ab drie stellaire begeleiders heeft draait de exoplaneet met een periode van 5 dagen alleen om KOI-5A heen. Deze ster draait samen met KOI-5B met een periode van ongeveer 30 jaar om een gemeenschappelijk zwaartepunt. De derde ster, KOI-5C bevindt  zich verder weg. Deze ster draait met een periode van ongeveer 400 jaar om het eerste paar heen.

De uitlijning van de baan van KOI-5Ab ten opzichte van KOI-5B is vreemd want de twee objecten bevinden zich niet in hetzelfde baanvlak. Dat is wat astronomen wel zouden verwachten want dat hoort bij de huidige theorieën over het ontstaan van planeten die o.a. zegt dat objecten allemaal ontstaan uit een enkele protoplanetaire schijf.

Er zijn niet veel planeten bekend die voorkomen in drievoudige stersystemen en deze is extra speciaal vanwege zijn scheve baan. Astronomen hebben nog steeds veel vragen over hoe en wanneer planeten kunnen ontstaan in meervoudige stersystemen en hoe hun eigenschappen zijn te vergelijken met planeten in enkelvoudige stersystemen. Door dit systeem uitgebreider te bestuderen kan men mogelijk meer inzichten krijgen hoe planeten in het heelal ontstaan.

De reden voor deze vreemde uitlijning is niet bekend maar de onderzoekers vermoeden dat KOI-5B tijdens het ontstaan van het systeem voor een verstoring heeft gezorgd waardoor de baan van KOI-5Ab werd verstoord en de planeet richting zijn moederster bewoog.

Volgens NASA zijn bij ongeveer 10% van alle meervoudige stersystemen 3 sterren betrokken. Er zijn eerder planeten bij drievoudige steren gevonden en ook bij dubbelsterren maar dergelijke ontdekkingen zijn wel redelijk schaars. Het lijkt erop dat meervoudige stersystemen niet snel een planetenstelsel hebben. Dit zou kunnen betekenen dat de condities voor het ontstaan van planeten in die omstandigheden niet gunstig zijn. Maar het kan ook een effect van de waarnemingen zijn; wellicht zijn planeten in meervoudige stersystemen veel moeilijker te detecteren dan in enkelvoudige stersystemen.

Het antwoord op die vraag is belangrijk want het kan behoorlijke gevolgen hebben voor de zoektocht naar buitenaards leven. Ongeveer 85% van alle stersystemen in ons sterrenstelsel zijn meervoudig. Als wordt bevestigd dat deze sterren veel minder planeten kunnen hebben en dus ook veel minder planeten waarop leven mogelijk is dan zullen astrobiologen en SETI-onderzoekers hun pijlen moeten richten op enkelvoudige stersystemen.

Deze lijst kan nog een beetje worden aangevuld. Maar liefst driekwart van alle sterren in ons sterrenstelsel zijn rode dwergen die, vanwege hun neiging om nabijgelegen planeten met enorme zonnevlammen te treiteren, eveneens slechte kandidaten zouden kunnen zijn in de zoektocht naar buitenaards leven.

Als we al deze factoren in ogenschouw nemen dan lijkt het erop dat leven in ons sterrenstelsel behoorlijk zeldzaam zou kunnen zijn. Maar het is wel belangrijk te onthouden dat ons sterrenstelsel ongeveer 100 miljard sterren bevat. Dat zijn er nog steeds een hoop om uit te kiezen. En misschien zijn er zelfs wel een handvol beschavingen die zich momenteel hetzelfde als wij afvragen.

KOI = Kepler Object of Interest. Dit is een lijst met interessante sterren die al voor de lancering van de Kepler Space Telescope door astronomen waren geselecteerd.

Eerste publicatie: 20 januari 2021
Bron: NASA