De planeten lijken ongeveer net zo zwaar te zijn als de aarde, maar moeten het zonder moederster stellen.

Astronomen ontdekten de vier planeten in data die ruimtetelescoop Kepler in 2016 al verzameld had. De telescoop – die inmiddels met pensioen is – speurde toen het hart van de Melkweg af, in de hoop op nieuwe exoplaneten te stuiten. Daarbij werd de zogenoemde gravitationele microlensing-techniek ingezet.

Gravitationale microlensing
Bij gravitationele microlensing maken onderzoekers handig gebruik van het licht van heldere sterren die op grote afstand van de aarde staan. Wanneer een andere ster voor zo’n heldere ster langs beweegt, zorgt de zwaartekracht van de ster op de voorgrond ervoor dat het licht van de afgelegen ster afgebogen en versterkt wordt. De ster op de voorgrond doet dus eigenlijk dienst als een soort lens. Hierdoor lijkt de helderheid van die afgelegen ster tijdelijk – gedurende enkele uren of dagen – toe te nemen. Als je naar de lichtcurve van deze ster kijkt, zie je door toedoen van die ‘lens’ op de voorgrond dan ook een flinke piek ontstaan. Wanneer rond die ster op de voorgrond ook nog een planeet draait, doet deze ook dienst als lens, waardoor het licht van de ster tijdelijk nog verder versterkt wordt. Dat resulteert in een tweede – bescheidenere – piek in de lichtcurve (zie afbeelding hieronder).

Afbeelding: ESA.

Vier nieuwe signalen
In data van Kepler hebben onderzoekers nu 27 van deze microlensing-signalen teruggevonden. 23 daarvan zijn eerder al opgemerkt in data van grondtelescopen die zich gelijktijdig over dit stukje van het heelal bogen. Maar de vier kortste signalen zijn nieuw voor ons en lijken veroorzaakt te worden door planeten die ongeveer dezelfde massa hebben als onze aarde.

Weesplaneten
Wat daarnaast opvalt, is dat het effect dat deze planeten op de lichtcurve van de afgelegen sterren hebben niet vergezeld gaat door het effect van hun moederster. Het wijst erop dat het om zogenoemde weesplaneten gaat. Dit zijn planeten die zonder ster, eenzaam door de ruimte zwerven. Aangenomen wordt dat dergelijke weesplaneten ooit wel rond een moederster het levenslicht zagen, maar later door interactie met andere, zwaardere planeten uit hun zonnestelsels zijn gegooid.

Bijzonder
Dat Kepler de eenzame planeten middels microlensing heeft gespot, is best bijzonder. Niet in de laatste plaats omdat Kepler er eigenlijk niet voor gemaakt is om met de gravitationele microlensing-techniek op jacht te gaan naar exoplaneten. De telescoop is namelijk ontwikkeld om exoplaneten te ontdekken aan de hand van afnames in helderheid van de moederster, veroorzaakt doordat die exoplaneten voor die moederster langs bewegen. Maar toen Kepler wat ouder werd en met problemen ging kampen die deze aanpak bemoeilijkten, gooiden onderzoekers het over een andere boeg en werd de jacht op microlensing-signalen ingezet. “Deze signalen zijn extreem lastig te vinden,” merkt onderzoeker Iain McDonald op. “Voor onze observaties werd een oudere, ziekelijke telescoop met wazig zicht op één van de drukste delen van het heelal gericht, waar zich duizenden sterren bevinden waarvan de helderheid sowieso al varieert. Ook bewegen er nog eens duizenden planetoïden door ons gezichtsveld. In die kakofonie proberen wij piepkleine karakteristieke toenames in helderheid op te merken die veroorzaakt worden door planeten. En we hebben slechts één kans om zo’n signaal – voor het weer verdwijnt – te spotten.”

Dat Kepler nu op deze manier vier weesplaneten in het hart van onze Melkweg heeft gespot, wijst volgens onderzoeker Eamonn Kerins voorzichtig op het bestaan van een “populatie van solitaire planeten met een massa die vergelijkbaar is met die van de aarde”. Toekomstige missies – zoals die van NASA’s Nancy Grace Roman Space Telescope en mogelijk ook ESA’s Euclid – kunnen het bestaan van zo’n populatie wellicht bevestigen en ook meer inzicht geven in het levensverhaal van deze weesplaneten.