Proxima b is tegenwoordig erg in trek. En waarom niet? Als de meest nabije extrasolaire planeet van ons zonnestelsel, is dit de beste kans die we hebben om exoplaneten van dichtbij te bestuderen in de nabije toekomst. Een recent onderzoek van de Universiteit van Marseille gaf echter aan dat, in tegenstelling tot wat velen hoopten, de planeet een 'waterwereld' zou kunnen zijn - d.w.z. een planeet waar tot de helft van zijn massa uit water bestaat.
En nu hebben onderzoekers van de Universiteit van Bern deze analyse een stap verder gebracht. Op basis van hun studie, die is geaccepteerd voor publicatie in het tijdschrift Astronomie en astrofysica (A&A), hebben ze vastgesteld dat de meeste planeten die zich binnen de bewoonbare zones van een rode dwergster vormen, waterwerelden kunnen zijn. Deze bevindingen kunnen ingrijpende gevolgen hebben voor de zoektocht naar bewoonbare exoplaneten rond rode dwergsterren.
Het onderzoek werd uitgevoerd door Dr. Yann Alibert van het PlanetS-centrum van de National Centers for Competence in Research (NCCR) en prof. Willy Benz van het Center of Space and Habitability (CSH). Beide instellingen, gevestigd aan de Universiteit van Bern, zijn toegewijd aan het begrijpen van planetaire vorming en evolutie, en het stimuleren van een dialoog met het publiek over exoplaneetonderzoek.
Terwille van hun studie, getiteld "Vorming en samenstelling van planeten rond sterren met een zeer lage massa", hebben Alibert en Benz de eerste computersimulatie uitgevoerd om de vorming van planeten rond sterren te onderzoeken die tien keer minder zwaar zijn dan onze zon. Dit hield in dat er een model werd gemaakt met honderdduizenden identieke sterren met een lage massa, die vervolgens protoplanetaire schijven van stof en gas kregen.
Vervolgens simuleerden ze wat er zou gebeuren als er planeten zouden ontstaan uit de aanwas van deze schijven. Voor elk veronderstelden ze het bestaan van tien 'planetaire embryo's' (gelijk aan de massa van de maan) die in de loop van de tijd zouden groeien en migreren, waardoor er een systeem van planeten zou ontstaan.
Uiteindelijk ontdekten ze dat de planeten in een baan rond de bewoonbare zone van hun moederster waarschijnlijk qua grootte vergelijkbaar zouden zijn met de aarde - variërend van 0,5 tot 1,5 keer de straal van de aarde, met 1 aardstralen als gemiddelde. Zoals Dr. Yann Alibert via e-mail aan Space Magazine uitlegde:
“In de simulaties die we hier hebben overwogen, lijkt het erop dat het merendeel van de massa (meer dan 99%) in de vaste stoffen zit. [W] we beginnen daarom met een protoplanetaire schijf die is gemaakt van vaste stoffen en gas en 10 planetaire embryo's. De vaste stoffen in de schijf zijn planetesimalen (vergelijkbaar met de huidige asterioden, ongeveer 1 km groot), die droog kunnen zijn (als ze zich in de hete gebieden van de protoplanetaire schijf bevinden) of nat (ongeveer 50% per massa waterijs , als ze zich in de koude gebieden van de schijf bevinden). De planetaire embryo's zijn kleine lichamen waarvan de massa vergelijkbaar is met de maanmassa. Vervolgens berekenen we hoeveel van de vaste schijven van de schijf worden gevangen door de planetaire embryo's. '
Bovendien hebben de simulaties een aantal interessante schattingen opgeleverd over hoeveel van de planeten uit water zouden bestaan. In 90% van de gevallen zou water meer dan 10% van de massa van de planeten uitmaken. Vergelijk dat eens met de aarde, waar water meer dan 70% van ons oppervlak bedekt, maar slechts ongeveer 0,02% van de totale massa van onze planeet uitmaakt. Dit zou betekenen dat de exoplaneten door de extreme druk zeer diepe oceanen en een laag ijs op de bodem zouden hebben.
Last but not least ontdekten Alibert en Benze dat als de protoplanetaire schijven waaruit deze planeten waren gevormd langer zouden leven dan de modellen suggereerden, de situatie nog extremer zou zijn. Dit alles kan verschrikkelijk nieuws zijn voor diegenen die hopen dat we ET ernaast kunnen vinden, of dat rode dwergsterren de beste plek zijn om naar intelligent leven te zoeken.
"Het feit dat veel planeten waterrijk zijn, kan mogelijk zeer sterke (en negatieve) gevolgen hebben voor de bewoonbaarheid van dergelijke planeten", zegt Dr. Alibert. “In andere artikelen (Alibert et al. 2013, Kitzmann et al. 2015) hebben we zelfs al laten zien dat als er te veel water op een planeet is, dit kan leiden tot een onstabiel klimaat en een atmosfeer die heel rijk kan zijn aan CO2. '
Alibert geeft echter aan dat deze twee onderzoeken zijn uitgevoerd op basis van planeten die in een baan om sterren draaien die vergelijkbaar zijn met onze zon. Rode dwergen zijn anders omdat ze veel langzamer evolueren (d.w.z. de helderheid verandert heel langzaam in de tijd) en ze zijn veel roder dan onze zon, wat betekent dat het licht dat van hen afkomstig is verschillende golflengten heeft die anders zullen interageren met planetaire atmosferen.
"Samenvattend kan het zijn dat de aanwezigheid van grote hoeveelheden water niet zo erg is als bij zonnetype-sterren, maar het kan ook zijn dat het nog erger is om redenen die we niet kennen," zei Alibert. "Wat het effect ook is, het is iets dat belangrijk is om te bestuderen, en we zijn aan dit onderwerp begonnen."
Maar ongeacht of planeten die rond rode dwergsterren draaien al dan niet bewoonbaar zijn, simulaties zoals deze zijn nog steeds spannend. Afgezien van het aanbieden van gegevens over hoe naburige planeten eruit kunnen zien, helpen ze ons ook om het brede scala aan mogelijkheden te begrijpen dat ons daar te wachten staat. En tot slot, ze geven ons meer prikkels om er echt op uit te trekken en deze werelden van dichtbij te verkennen.
Alleen missies sturen naar andere sterren kunnen we bevestigen of ontkennen als ze in staat zijn om het leven te ondersteunen. En als we uiteindelijk zouden ontdekken dat het onwaarschijnlijk is dat de meest voorkomende ster in het heelal levengevende planeten zal voortbrengen, dient dit alleen om ons eraan te herinneren hoe zeldzaam en kostbaar "aardachtige" planeten werkelijk zijn.
