De zeven planeten rond dwergster Trappist-1 zijn vlak na hun ontstaan een beetje naar elkaar toe gemigreerd. Daardoor vormen ze nu een stabiel systeem met harmonieuze omlooptijden. Zonder deze combinatie van migratie en harmonie zou het planetenstelsel al lang ineengestort zijn, publiceren astrofysici in Astrophysical Journal Letters.
Het Trappist-1-stelsel haalde eerder dit jaar alle kranten, toen Luikse astronomen ontdekten dat het stelsel zeven planeten bevat die stuk voor stuk ongeveer even groot zijn als de aarde. Dat maakt Trappist-1 bij uitstek een plek om te zoeken naar buitenaards leven.
Naast opwinding leidde de ontdekking echter ook tot gefronste wenkbrauwen. De zeven planeten bevinden zich namelijk veel dichter bij elkaar dan planeten in andere stelsels. In zo’n compact systeem zou je verwachten dat de planeten elkaar via de zwaartekracht af en toe een ruk geven, waardoor ze steeds verder uit hun baan vliegen en uiteindelijk op elkaar botsen.
Computermodellen van het Trappist-1-stelsel bevestigden in eerste instantie dit vermoeden. Toen de Belgische ontdekkers de banen van de zeven planeten simuleerden, bleken die binnen een miljoen jaar op elkaar te botsen. ‘Dat lijkt misschien lang, maar is in feite een astronomische oogwenk’, zegt astrofysicus Dan Tamayo van de University of Toronto. ‘Het zou wel erg toevallig zijn als we Trappist-1 zo vlak voor zijn ineenstorting hebben ontdekt.’
Superband
Toeval bestaat niet, dacht Tamayo, en samen met collega-astrofysicus Matt Russo ging hij op zoek naar een andere verklaring. De astronomen vermoedden dat de sleutel tot de stabiliteit van het Trappist-1-stelsel in de harmonie van het systeem zat.
De zeven planeten rond Trappist-1 zijn namelijk op een bijzondere manier met elkaar in overeenstemming. De verhouding tussen de omlooptijden is telkens vrijwel een exacte breuk. Als de binnenste planeet exact 24 rondjes om de dwergster heeft gedraaid, heeft zijn buurman er vrijwel precies 15 op zitten, de planeet daarnaast 9, en zo gaat de reeks verder met 6, 4, 3 en 2 rondjes voor de buitenste planeet (zie filmpje onderaan).
Deze zogeheten resonantieketen is goed vergelijkbaar met muzikale harmonie. Verschillende tonen gaan alleen samen als de frequenties in de juiste verhouding staan. ‘De meeste planetenstelsels zijn als bands van amateurmusici die allemaal hun eigen deel op een andere snelheid spelen’, zegt Russo. ‘Trappist-1 is een superband waarin alle zeven leden hun delen vrijwel perfect met elkaar synchroniseren.’
De harmonieuze verhouding tussen de omlooptijden was al bekend sinds de ontdekking van de planeten. Toch eindigden simulaties van het planetenstelsel als gezegd steevast in een catastrofe. Er was dus meer nodig om het systeem stabiel te maken.
Harmonie der sferen
De Canadese astrofysici vonden een oplossing voor deze puzzel. Ze lieten het huidige Trappist-1-stelsel voor wat het was en maakten met een supercomputer simulaties van de ontstaansgeschiedenis van het systeem. Daaruit bleek dat wanneer de planeten vlak na hun geboorte enigszins naar elkaar toe zijn gemigreerd, ze vanzelf in een stabiele resonantieketen belanden.
‘In het begin is de baan van elke planeet in harmonie gebracht met die van zijn buren, net zoals een band zijn instrumenten op elkaar afstemt voor die begint te spelen’, zegt Russo.
De vroege migratie heeft ervoor gezorgd dat de eigenschappen van de planeetbanen net iets anders zijn dan in de eerdere simulaties werd aangenomen. Met de nieuwe eigenschappen bleef het Trappist-1-stelsel doorgaans minstens honderd keer zo lang stabiel als in de oude simulaties. Langere simulaties bleken zelfs voor de supercomputer te veel gevraagd.
Samen met musicus Andrew Santaguida maakten de astrofysici een animatie van de ‘harmonie der sferen’ rond Trappist-1. De ‘astromusici’ zetten de omloopsnelheden verhoudingsgewijs om in geluiden met frequenties die voor het menselijk oor hoorbaar zijn. Zo krijgt elke planeet zijn eigen toon. Telkens wanneer een planeet voor de dwergster langs beweegt, hoor je zijn toon als pianonoot. Wanneer een planeet zijn buurman inhaalt, hoor je zijn toon als drumslag. Het resultaat is een zevenvoudige planetaire symfonie waar O’G3NE nog een puntje aan zou kunnen zuigen.
Altijd op de hoogte blijven van het laatste wetenschapsnieuws? Meld je nu aan voor de New Scientist nieuwsbrief.
Lees verder:
- Planetenhoppend leven mogelijk rond dwergster TRAPPIST-1
- Zeven ‘aardes’ gevonden rond nabije dwergster
- Potentieel leefbare planeet ontdekt rond dichtstbijzijnde ster Proxima Centauri
- Dit zijn de twintig planeten die het meest geschikt zijn voor buitenaards leven
- Exoplaneet ontdekt met drie zonnen aan de hemel