Scherven van verbrijzelde exoplaneet gevonden rond dode ster

Astronomen hebben een groot object gevonden in de stofschijf rond een dode ster. Die dode ster is een witte dwerg. De nieuw gevonden planetesimaal is vermoedelijk een scherf van een verwoeste planeet. Deze planeet is verwoest tijdens de dood van de ster. Het fragment draait in een hele nauwe baan om de ster heen. De planetesimaal heeft slechts 123 minuten nodig voor een omwenteling. Mogelijk gaat het om een deel van de versplinterde kern van de planeet.

Planetesimaal

Het planetesimaal dat nu is gevonden bevindt zich diep in het zwaartekrachtsveld van de witte dwerg. Men verwachtte niet dat een dergelijk groot brokstuk nog op die afstand zou kunnen bestaan.

Als het brokstuk uit zuiver ijzer bestaat dan kan het overleven op de plek waar het zich nu bevindt. Maar het zou ook een object kunnen zijn dat rijk is aan ijzer en een interne structuur heeft die er voor zorgt dat het bij elkaar wordt gehouden. Dit zou dan een planetesimaal kunnen zijn zoals een behoorlijk zwaar fragment van de kern van een planeet. Als dit idee klopt dan is het oorspronkelijke object minstens honderden kilometers groot geweest. Pas vanaf die grootte beginnen planeten te ontstaan en zijn er zwaardere elementen die naar beneden zakken om een metallische kern te vormen.

Onze Zon

De meeste sterren in ons sterrenstelsel, waaronder ook onze Zon, zullen aan het einde van hun leven ineenstorten tot witte dwergen. Ze hebben dan al hun brandstof verbruikt. Als deze sterren oorspronkelijk groot genoeg zijn zullen ze na hun rode reusfase, waarin ze enorm opzwellen, eindigen als een witte dwerg.

Dit geldt ook voor onze Zon. Over ongeveer 5 miljard jaar zal de Zon opzwellen tot een rode reus waarbij de planeten Mercurius, Venus en de Aarde vernietigd zal worden. De planeten vanaf Mars zullen dit vermoedelijk overleven.

Witte dwerg

Het nieuwe onderzoek dat op 4 april 2019 werd gepubliceerd in het tijdschrift Science, werd geleid door de astronoom Christopher Manser. Hij is verbonden aan de universiteit van Warwick. Manser en zijn team onderzochten de witte dwerg SDSS J122859.93+104032.9. Deze witte dwerg bevindt zich op een afstand van ongeveer 410 lichtjaar van de Zon. De witte dwerg bevat ongeveer 0,7 zonsmassa in een bol met de grootte van de Aarde.

De onderzoekers onderzochten de witte dwerg met behulp van de 10,4 meter Gran Telescopio Canarias (GTC). Deze telescoop staat op het Spaanse eiland La Palma dat deel uitmaakt van de Canarische Eilanden. Ze keken in het bijzonder naar emissielijnen van gas in de stofschijf. Met behulp van deze emissielijnen werd het brokstuk van de planeet gevonden. Dit brokstuk draait iedere 2 uur om de ster heen.

Manser en zijn collega’s bepaalden dat het brokstuk vermoedelijk kleiner dan 600 kilometer in doorsnede is. Dit brokstuk zou een dichtheid hebben die ligt tussen 7,7 en 39 gram per kubieke centimeter. Bij een lagere dichtheid zou het door de aantrekkingskracht van de witte dwerg aan stukken worden getrokken.

Deze dichtheid komt overeen met die van zuiver ijzer en de kern van de Aarde. Het is daarom aannemelijk dat het brokstuk een overblijfsel is van de kern van een versplinterde planeet.

Modellen

Dat dit brokstuk nog bestaat betekent dat astronomen hun theorieën over hoe witte dwergen hun planeten vernietigen moeten herzien.

De modellen die beschrijven hoe planeten door middel van getijdenwerkingen uit elkaar worden getrokken zijn redelijk eenvoudig. Astronomen nemen aan dat alles uit elkaar wordt getrokken als het maar dicht genoeg bij de witte dwerg komt. Hierdoor ontstaat een schijf van puin en stof. Dit onderzoek toont aan dat de bestaande modellen moeten worden heroverwogen.

SDSS J1225859.93+104032.9 is pas de tweede witte dwerg waarbij een planetesimaal is aangetroffen. Er zijn wel stofschijven gevonden bij meerdere witte dwergen maar er zijn door middel van directe waarnemingen geen grote objecten in deze stofschijven gevonden.

Kepler Space Telescope

Het andere brokstuk werd in 2015 gevonden met behulp van de Kepler Space Telescope die met behulp van de transitiemethode lijkt naar helderheidsdipjes van sterren. Deze helderheidsdipjes kunnen veroorzaakt worden door grote objecten die voorlangs de ster trekken.

Voor de transitiemethode is het noodzakelijk dat de ster en het object zijn uitgelijnd met de telescoop die voor de waarneming wordt gebruikt. De spectroscopische techniek die Manser en zijn collega’s hebben gebruikt heeft hier geen last van. Met deze techniek kunnen astronomen in de toekomst mogelijk veel meer grote planeetscherven in de stofschijven rond witte dwergen vinden. Vooral als in de nabije toekomst enorme telescopen zoals de Giant Magellan Telescope, de Thirty Meter Telescope en de Extremely Large Telescope, in bedrijf worden genomen.

Dat betekent niet dat Manser daar op gaat wachten. Inmiddels zijn er zes andere witte dwergen bekend die gasachtige emissies hebben die lijken op die van SDSS J1225859.93+104032.9. Manser en zijn collega’s hopen die sterren in de nabije toekomst met al bestaande grote telescopen zoals de GTC te kunnen bestuderen.

Eerste publicatie: 6 april 2019
Bron: diverse persberichten