Astronomen van het MIT hebben een planeet ontdekt die zo'n 140 lichtjaar van de aarde verwijderd is en die snel aan het afbrokkelen is. De afbrokkelende wereld heeft ongeveer de massa van Mercurius, hoewel hij ongeveer 20 keer dichter bij zijn ster cirkelt dan Mercurius bij de zon, en elke 30,5 uur een baan aflegt. Zo dicht bij zijn ster is de planeet waarschijnlijk bedekt met magma dat de ruimte in kookt. Terwijl de planeet rond zijn ster draait, verliest hij een enorme hoeveelheid mineralen aan het oppervlak en verdampt hij in feite.
De astronomen hebben de planeet ontdekt met behulp van NASA's Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), een missie onder leiding van MIT die de dichtstbijzijnde sterren in de gaten houdt op transits, oftewel periodieke dips in het sterlicht die tekenen kunnen zijn van rondcirkelende exoplaneten. Het signaal dat de astronomen ontdekten was een eigenaardige overgang, met een dip die elke omloop in diepte fluctueerde. De wetenschappers bevestigden dat het signaal afkomstig is van een rotsachtige planeet die in een nauwe baan om de aarde draait en een lange, komeetachtige staart van brokstukken achter zich aan heeft. “De omvang van de staart is gigantisch en strekt zich uit tot 9 miljoen kilometer lang, of ruwweg de helft van de hele omloopbaan van de planeet,” zegt Marc Hon, een postdoc aan het MIT's Kavli Institute for Astrophysics and Space Research.
Het lijkt erop dat de planeet in een dramatisch tempo desintegreert, waarbij elke keer dat hij om zijn ster draait een hoeveelheid materiaal wordt afgeworpen die gelijk staat aan één Mount Everest. In dit tempo en gezien zijn kleine massa voorspellen de onderzoekers dat de planeet over ongeveer 1 miljoen tot 2 miljoen jaar volledig uit elkaar zal vallen. “We hebben geluk gehad dat we hem precies hebben kunnen vangen op het moment dat hij echt aan het verdwijnen is”, zegt Avi Shporer, een medewerker aan de ontdekking die ook werkzaam is bij het TESS Science Office. “Het lijkt op zijn laatste adem.” Hon en Shporer hebben samen met hun collega's hun resultaten vandaag gepubliceerd in Astrophysical Journal Letters. Hun MIT co-auteurs zijn Saul Rappaport, Andrew Vanderburg, Jeroen Audenaert, William Fong, Jack Haviland, Katharine Hesse, Daniel Muthukrishna, Glen Petitpas, Ellie Schmelzer, Sara Seager en George Ricker, samen met medewerkers van meerdere andere instellingen.
De nieuwe planeet, die wetenschappers BD+05 4868 Ab hebben genoemd, werd bijna toevallig ontdekt. “We waren niet op zoek naar dit soort planeten”, zegt Hon. “We waren bezig met de typische planeetcontrole en toen zag ik toevallig dit signaal dat er heel ongebruikelijk uitzag.” Het typische signaal van een exoplaneet ziet eruit als een korte dip in de lichtcurve die zich regelmatig herhaalt, wat erop wijst dat een compact lichaam zoals een planeet kortstondig voorlangs beweegt en het licht van zijn gastheerster tijdelijk blokkeert. Dit typische patroon was anders dan wat Hon en zijn collega's ontdekten bij de gastheerster BD+05 4868 A, die zich in het sterrenbeeld Pegasus bevindt. Hoewel er elke 30,5 uur een overgang plaatsvond, duurde het veel langer voordat de helderheid weer normaal was, wat duidt op een lange slepende structuur die nog steeds sterlicht tegenhoudt. Nog intrigerender is dat de diepte van de dip bij elke omloop veranderde, wat suggereert dat wat er voor de ster langs kwam niet altijd dezelfde vorm had of dezelfde hoeveelheid licht tegenhield.
“De vorm van de overgang is typisch voor een komeet met een lange staart,” legt Hon uit. "Alleen is het onwaarschijnlijk dat deze staart vluchtige gassen en ijs bevat zoals verwacht van een echte komeet, deze zouden niet lang overleven op zo'n korte afstand van de gastheerster. Mineraalkorrels die van het planeetoppervlak zijn verdampt, kunnen echter lang genoeg blijven hangen om zo'n kenmerkende staart te vormen." Gezien de nabijheid van zijn ster, schat het team dat de planeet wordt geroosterd op ongeveer 1600 graden Celsius, of bijna 3000 graden Fahrenheit. Terwijl de ster de planeet roostert, koken alle mineralen op het oppervlak waarschijnlijk weg en ontsnappen ze naar de ruimte, waar ze afkoelen tot een lange en stoffige staart. De dramatische ondergang van deze planeet is een gevolg van zijn lage massa, die tussen die van Mercurius en de maan in ligt. Massievere aardse planeten zoals de aarde hebben een sterkere zwaartekracht en kunnen daarom hun atmosfeer vasthouden. Voor BD+05 4868 Ab vermoeden de onderzoekers dat er heel weinig zwaartekracht is om de planeet bij elkaar te houden. “Dit is een heel klein object, met een heel zwakke zwaartekracht, dus het verliest gemakkelijk veel massa, wat vervolgens zijn zwaartekracht verder verzwakt, zodat het nog meer massa verliest,” legt Shporer uit. “Het is een op hol geslagen proces, en het wordt alleen maar erger en erger voor de planeet.”
Van de bijna 6.000 planeten die astronomen tot nu toe hebben ontdekt, kennen wetenschappers slechts drie andere afbrokkelende planeten buiten ons zonnestelsel. Elk van deze afbrokkelende werelden werd meer dan 10 jaar geleden ontdekt met behulp van gegevens van NASA's Kepler ruimtetelescoop. Alle drie de planeten werden gezien met een vergelijkbare komeetachtige staart. BD+05 4868 Ab heeft de langste staart en de diepste doorgang van de vier tot nu toe bekende afbrokkelende planeten. “Dat impliceert dat zijn verdamping het meest catastrofaal is en dat hij veel sneller zal verdwijnen dan de andere planeten,” legt Hon uit. De gastheerster van de planeet staat relatief dichtbij en is dus helderder dan de sterren die de andere drie afbrekende planeten herbergen. Dat maakt dit systeem ideaal voor verdere observaties met behulp van NASA's James Webb Space Telescope (JWST), die kan helpen bij het bepalen van de minerale samenstelling van de stofstaart door vast te stellen welke kleuren infrarood licht worden geabsorbeerd.
Deze zomer zullen Hon en promovendus Nicholas Tusay van Penn State University de waarnemingen van BD+05 4868 Ab leiden met behulp van JWST. “Dit is een unieke kans om de inwendige samenstelling van een rotsachtige planeet direct te meten, wat ons veel kan vertellen over de diversiteit en potentiële bewoonbaarheid van aardse planeten buiten ons zonnestelsel”, aldus Hon. De onderzoekers gaan in de TESS-gegevens ook op zoek naar tekenen van andere uiteenvallende werelden. “Soms komt met het eten de eetlust, en we proberen nu de zoektocht naar precies dit soort objecten op gang te brengen,” zegt Shporer. "Dit zijn vreemde objecten en de vorm van het signaal verandert in de loop van de tijd, wat voor ons iets moeilijks is om te vinden. Maar het is iets waar we actief aan werken."
Bron: MIT
