Veel van de potentieel leefbare planeten die we nog gaan ontdekken, hebben waarschijnlijk een permanente dagzijde.

We spreken van een synchrone rotatie als de rotatieperiode vergelijkbaar is met de omlooptijd van een hemellichaam. Een bekend voorbeeld van een hemellichaam met synchrone rotatie is de maan. De maan doet er 27 dagen over om een rondje rond zijn as te draaien en heeft 27 dagen nodig om een rondje rond de aarde te voltooien. Het resultaat is dat altijd dezelfde zijde van de maan op de aarde gericht is.

Links zie je een synchrone rotatie, waarbij altijd dezelfde zijde op het centrale hemellichaam (een ster of planeet) gericht is. Rechts zie je wat er gebeurt als dat hemellichaam zelf niet roteert. Afbeelding: via Wikimedia Commons.

Veel meer exoplaneten met synchrone rotatie
We weten dat ook planeten een synchrone rotatie kunnen hebben. Aangenomen werd echter dat deze dan wel rond sterren moeten draaien die veel kleiner en minder helder zijn dan de zon. Maar een nieuw onderzoek trekt die aanname nu serieus in twijfel en voorspelt dat er dus veel meer exoplaneten met een synchrone rotatie zijn dan tot op heden werd gedacht.

Meer mogelijkheden
De ideeën die men tot voor kort over synchrone rotatie had, zijn grotendeels gebaseerd op onze eigen planeet en de maan. Die maan ontstond toen een object ter grootte van Mars op de jonge aarde klapte. De klap zorgde ervoor dat de aarde sneller ging draaien en een dag nog maar 12 uren duurde. In het verleden waren onderzoekers geneigd om die schatting van een 12-urige dag te gebruiken om het gedrag van exoplaneten te modelleren en – bijvoorbeeld – te achterhalen hoelang een aardachtige exoplaneet met een vergelijkbare omlooptijd erover zou doen om een synchrone rotatie te verkrijgen. “Wat ik zei, was: misschien zijn er andere mogelijkheden,” vertelt onderzoeker Rory Barnes. “Je kunt planeten hebben die groter zijn dan de aarde of planeten met eccentrische banen.” Hij wijst erop dat modellen omtrent de totstandkoming van planeten suggereren dat de rotatiesnelheid van planeten oorspronkelijk veel lager kan liggen dan de 12 uur die de aarde erover deed om een rondje rond de as te voltooien. Sommige planeten zouden er tot wel enkele weken over kunnen doen. “En wanneer je dat verder verkent, ontdek je dat het mogelijk is dat veel meer exoplaneten een synchrone rotatie hebben. Zo voorspelt één van de modellen dat als de aarde geen maan had gehad en een dag oorspronkelijk vier dagen lang was geweest, de aarde nu een synchrone rotatie zou hebben met de zon.”

TESS
Het onderzoek heeft grote implicaties. “De resultaten suggereren dat het proces van synchrone rotatie een enorme factor is in de evolutie van de meeste potentieel leefbare exoplaneten die we in de nabije toekomst gaan ontdekken.” Zo ging Barnes bijvoorbeeld na welke planeten de in aanbouw zijnde planetenjager TESS waarschijnlijk gaat ontdekken. En uit die analyse blijkt dat elke potentieel leefbare planeet die TESS gaat detecteren, waarschijnlijk een synchrone rotatie heeft. En zelfs als astronomen de langverwachte tweelingbroer van de aarde ontdekken rond een zonachtige ster, is de kans zeer groot dat die planeet een synchrone rotatie heeft.

Lang werd gedacht dat planeten met een synchrone rotatie per definitie onleefbaar waren. De ene zijde van zo’n planeet is immers continu op de moederster gericht (en dus heel warm), terwijl de andere zijde heel koud is. Maar astronomen zien sinds kort ook mogelijkheden voor leven op deze planeten. Want wanneer een planeet met een synchrone rotatie een dikke atmosfeer met daarin krachtige winden heeft, kan de warmte van de dagzijde naar de nachtzijde worden getransporteerd en vice versa, waardoor toch nog een vrij aangenaam klimaat kan ontstaan.