Onderzoekers hebben aanwijzingen voor zo’n zware botsing gevonden in het planetaire systeem Kepler-107.

In ons zonnestelsel vinden we een breed scala aan hemellichamen. Het is onder meer te danken aan botsingen die lang geleden tussen de verschillende hemellichamen plaatsvonden, zo suggereren modellen. “De maan is zeer waarschijnlijk het resultaat van zo’n botsing, de hoge dichtheid van Mercurius is dat mogelijk ook en Pluto’s grootste maan Charon werd waarschijnlijk na een inslag ingevangen,” zo somt onderzoeker Zoe Leinhardt op. “Maar tot voor kort hadden we geen bewijs dat dergelijke zware botsingen ook in andere planetaire stelsels voorkwamen.”

Kepler-107
Een nieuw onderzoek van Leinhardt en collega’s – verschenen in het blad Nature Astronomy – onthult nu dat ook andere planetaire systemen door zware botsingen gevormd worden. De wetenschappers hebben namelijk sterke aanwijzingen gevonden voor een zware botsing tussen twee hemellichamen in het planetaire systeem Kepler-107. Het systeem bestaat uit een ster en vier planeten die heel dicht bij elkaar en de moederster staan. De onderzoekers bestudeerden het systeem gedurende drie jaar en ontdekten iets opmerkelijks: de op één na binnenste planeet (Kepler-107c) heeft een grotere dichtheid dan de planeet die het dichtst bij de moederster staat (Kepler-107b). En dat wijst erop dat Kepler-107c in het verleden een zware botsing heeft doorgemaakt.


Een frame uit een simulatie. Hier zie je twee planeten met een massa die ongeveer tien keer groter is dan die van de aarde frontaal op elkaar klappen. Tijdens dergelijke botsingen wordt een groot deel van de relatief lichte silicaatmantel weggeslingerd, waarna een planeet met relatief veel ijzer en dus een veel hogere dichtheid achterblijft. Afbeelding: Zoe Leinhardt & Thomas Denman / University of Bristol.

Hoe zit dat precies?
Vaak zie je dat de planeet die het dichtst bij de moederster staat ook de grootste dichtheid heeft. Dat is te verklaren door het feit dat deze planeet het sterkst verwarmd wordt en dus de grootste kans heeft om zijn atmosfeer – die een geringe dichtheid heeft – kwijt te raken. In het geval van Kepler-107 blijkt de – vanaf de moederster geteld – tweede planeet een grotere dichtheid te hebben dan de eerste. En dat is te volgens de onderzoekers dus het beste te verklaren door een botsing. Kepler-107c zou in het verleden een frontale botsing hebben gehad met een protoplaneet die ongeveer net zo groot was óf meerdere kleinere protoplaneten. Tijdens die inslagen zou Kepler-107c zijn buitenste lagen – die een veel lagere dichtheid hadden – zijn kwijtgeraakt. Het resultaat is een planeet die nu een veel grotere dichtheid heeft dan oorspronkelijk het geval was.

Botsingen
“Als onze hypothese klopt, kunnen we het model dat de vorming van ons zonnestelsel beschrijft, koppelen aan een planetair systeem dat heel anders is dan dat van ons,” aldus Leinhardt. Collega Aldo Bonomo voegt toe: “We hebben al bewijs dat sterke straling van de moederster bijdraagt aan de diversiteit (onder kleinere exoplaneten, red.) door gedeeltelijke of totale erosie van de atmosferen van de warmste planeten. Maar botsingen tussen protoplaneten spelen ook een rol en kunnen drastische variaties in de samenstelling van exoplaneten veroorzaken.”

Op dit moment wordt van steeds meer exoplaneten de dichtheid vastgesteld. Als botsingen ook in andere planetaire systemen zo’n groot stempel drukken op de vorming ervan, zou je mogen verwachten dat er nog veel meer Kepler 107-achtige planetaire systemen zijn waarin de diversiteit aan exoplaneten deels te verklaren is door onderlinge botsingen.