Aardachtige planeten die om naburige sterren draaien, lijken uit vreemd gesteente te bestaan. Mogelijk bevatten ze zelfs gesteente dat op geen enkele planeet in ons zonnestelsel te vinden is. Dat concluderen een astronoom en een geoloog die samen planeetresten hebben onderzocht die om witte dwergsterren heen draaien.
Er zijn inmiddels al bijna vijfduizend planeten ontdekt buiten ons zonnestelsel. Het is lastig om te achterhalen uit welke materialen deze zogeheten exoplaneten bestaan. Als hun grootte of massa bekend is, kunnen astronomen inschatten of het een gasreus is zoals Jupiter of een rotsblok zoals de aarde. Of een aardachtige planeet uit hetzelfde gesteente bestaat als onze thuisplaneet, is vaak niet te zeggen.
Vieze witte dwergster
Astronoom Siyi Xu van het Amerikaanse NOIRLab en geoloog Keith Putirka van de California-staatsuniversiteit realiseerden zich dat ze iets te weten konden komen over de samenstelling van exoplaneten door te kijken naar ‘vervuilde’ witte dwergsterren. Dat zijn compacte overblijfsels van sterren.
Voordat een ster aan het eind van zijn leven uit elkaar knalt en ineenstort tot een klein, compact wit sterretje, zwelt hij op tot een rode reus. Hierbij kan hij planeten en andere objecten om zich heen verwoesten. De resterende brokstukken vallen richting de witte dwergster en vervuilen de atmosfeer van de ster. Door in metingen te zoeken naar elementen die niet thuishoren in een steratmosfeer, konden de onderzoekers achterhalen waar de brokstukken, en dus ooit de planeten rond de ster uit bestonden.
De onderzoekers plozen door de meetgegevens van 23 verschillende ‘vieze’ witte dwergen, allemaal op minder dan 650 lichtjaar afstand. De sterren bestaan zelf uit waterstof en helium. Die elementen lieten ze dus buiten beschouwing. Ze analyseerden de concentraties calcium, silicium, magnesium en ijzer in de atmosfeer van de ster.
‘We konden de samenstelling van de brokstukken in de steratmosfeer bepalen door te kijken welke van deze elementen aanwezig waren, en in welke hoeveelheden en verhoudingen’, mailt Putirka.
Exotische exoplaneten
Het bleek dat de brokstukken uit meer verschillende gesteenten bestaan dan de rotsachtige planeten in ons zonnestelsel (Mercurius, Venus, Mars en aarde). Er zat exotisch materiaal tussen dat nog nooit is waargenomen in ons zonnestelsel. Daarvoor moesten de onderzoekers nieuwe namen bedenken (het werd ‘kwartspyroxenieten’ en ‘periclase dunieten’).
De ontdekking betekent waarschijnlijk dat de planeten ook een meer diverse en exotische samenstelling hadden. Slechts een ster bevatte restanten die van een aardachtige planeet konden komen. Dat kan gevolgen hebben voor de eigenschappen van die exoplaneten. Sommige gesteenten kunnen namelijk anders reageren op water dan aards gesteente, wat invloed kan hebben op het ontstaan van oceanen. En ander gesteente smelt bij een lagere temperatuur, waardoor er een dikkere planeetkorst kan vormen.
‘Dit onderzoek is een van de spannendste projecten waar ik ooit aan meegewerkt heb’, zegt Putirka. ‘Dat er bij zoveel witte dwergen zoveel verschillende gesteente te vinden waren, was totaal onverwacht.’
‘Het opent nieuwe onderzoekspaden met nieuwe vragen. Een grote vraag is: als je materiaal neemt dat lijkt op de aarde en dat een planeet laat vormen die ongeveer even groot is en op dezelfde afstand van de zon staat, is het dan voorbestemd om op de aarde te lijken? Of zal het een andere geologische geschiedenis hebben?’ Putirka hoopt dat metingen van meer elementen deze vragen in de toekomst zullen beantwoorden.
