Hoewel ons zonnestelsel slechts een "gewone aarde" bevat, voorspellen astronomen dat andere systemen "superaarde" kunnen bevatten; rotsachtige planeten met meerdere malen de massa van onze planeet. Omdat rode dwergsterren minder massa hebben, kunnen ze niet vasthouden aan het lichtere gas dat gasreuzen vormt. De resterende zwaardere elementen hebben tijd om zeer massieve terrestrische planeten te vormen.
Een nieuwe verklaring voor het vormen van 'superaardes' suggereert dat ze eerder in een baan om rode dwergsterren worden gevonden - het meest voorkomende type ster - dan gasreuzenplaneten zoals Jupiter en Saturnus. De theorie van dr. Alan Boss van het Carnegie Institution's Department of Terrestrial Magnetism beschrijft een mechanisme waarbij UV-straling van een nabije massieve ster van de gasvormige omhulling van een planeet afstraalt en een superaarde blootlegt. Het werk, gepubliceerd in Astrophysical Journal (Letters) van 10 juni 2006, verklaart recente ontdekkingen van de buitenzoolplaneet door middel van de microlensing-methode.
Super-aardes hebben massa's die variëren tussen die van de aarde en Neptunus, maar hebben onbekende composities. "Van de 300 sterren die het dichtst bij de zon staan, zijn er minstens 230 rode dwergsterren, met een massa die minder is dan de helft van die van onze zon", zegt Boss. "Omdat nabije sterren de gemakkelijkste plekken zijn om naar andere aardachtige planeten te zoeken, is het belangrijk om te proberen te voorspellen welke soorten planetaire systemen ze kunnen hebben, en dat betekent dat we moeten proberen uit te zoeken hoe hun planeten zich kunnen vormen."
Onlangs werd bewijs gepresenteerd voor misschien wel de planeet met de laagste massa die tot nu toe in een baan rond een hoofdreeksster zoals de zon is gevonden. Het werd gevonden door een internationaal consortium van astronomen via een microlensing-gebeurtenis, waarbij een voorgrondster het licht van een veel verder verwijderde ster versterkt door het licht van de achtergrondster in onze richting te buigen, een effect dat Einstein voorspelde. Bovendien observeerden ze ook een secundaire verheldering, consistent met de aanwezigheid van een planeet van ongeveer 5,5 aardmassa die in een baan om de voorgrondster draait op een afstand vergelijkbaar met de asteroïdengordel in ons zonnestelsel. Hoewel de identiteit van de voorgrondster onbekend is, is het hoogstwaarschijnlijk een rode dwerg (M-dwerg) ster. Vervolgens werd bewijs voor microlensing door een 13-massa-planeet rond een andere rode dwerg gepresenteerd.
De microlensing-detectieteams interpreteerden hun ontdekkingen als bewijs dat super-aardes zich rond rode dwergsterren kunnen vormen door hetzelfde proces dat leidde tot de vorming van de aarde en andere terrestrische planeten in ons zonnestelsel, namelijk botsingen tussen steeds grotere vaste lichamen. Dit proces is echter zo traag dat het onwaarschijnlijk is dat het zal leiden tot de vorming van gigantische gasplaneten rond rode dwergen, omdat het schijfgas waarschijnlijk zal verdwijnen voordat de vaste lichamen groot genoeg kunnen worden om gas op te vangen. Echter, microlensingteams hadden eerder bewijs gevonden voor twee gasreuzenplaneten met een massa vergelijkbaar met die van Jupiter rond twee andere rode dwergsterren. Gezien het feit dat door microlensering evenveel reuzen- als superaarde-planeten zijn gedetecteerd, maar dat de eerste gemakkelijker te detecteren zijn, voerden ze aan dat er veel minder reuzenplaneten moeten zijn dan superaarde.
De baas dacht na over deze ontdekkingen terwijl hij in een hotellobby in Houston zat, toen een nieuwe verklaring voor de vier microlenserende planeten bij hem opkwam. Hij had eerder aangetoond dat rode dwergsterren waarschijnlijk snel gasreuzenprotoplaneten zullen vormen door het schijfinstabiliteitsmechanisme, waarbij de gasvormige schijf spiraalarmen en zelf-graviterende protoplaneten vormt die Jupiters zouden worden zonder enige interferentie. De meeste sterren vormen zich echter in regio's waar uiteindelijk massieve O-sterren ontstaan. Dergelijke sterren zenden immense hoeveelheden ultraviolette (UV) straling uit, die het schijfgas rond jonge sterren afstropen, waardoor hun buitenste protoplaneten aan UV worden blootgesteld en hun gasomhulsels worden verwijderd. In 2002 stelden Boss en zijn Carnegie-collega's, George Wetherill en Nader Haghighipour (nu aan de Universiteit van Hawaï), deze verklaring voor voor het vormen van Uranus en Neptunus, die massa's hebben die vergelijkbaar zijn met die van de superaarde.
'Het drong tot me door dat, omdat UV-stripping afhangt van de massa van de centrale ster, superaarde moet worden gevonden op veel kleinere banen rond een rode dwerg dan rond de zon', zegt Boss. "Dit idee voorspelt van nature dat rode dwergen die zich in de buurt van massieve sterren vormen, zullen eindigen met super-aardes die in een baan om de afstanden draaien waar super-aardes zijn gevonden door microlensing." Rode dwergen die zich vormen in de afwezigheid van massieve sterren zullen niet onderhevig zijn aan UV-stripping en zullen daarom op deze afstanden gasreuzenplaneten vormen, in plaats van superaarde. Zulke sterren zijn in de minderheid, dus rode dwergen zouden voornamelijk door superaarde moeten worden gecentreerd op asteroïde afstanden en daarbuiten. Deze voorspelling komt overeen met de microlensdetecties tot nu toe.
Het valt nog te bezien of Boss 'theoretische voorspellingen zullen worden geverifieerd door de voortdurende microlensing-zoekopdrachten en door de ruimtegebaseerde planeetdetectie-missies die worden gepland door NASA en de European Space Agency. Het bepalen van de composities van superaarde zal een grote uitdaging zijn met belangrijke implicaties voor hun bewoonbaarheid.
Oorspronkelijke bron: Carnegie News Release
