De planeet – die dus niet vergezeld gaat door een moederster – zou ongeveer net zo zwaar zijn als Mars.

Er zijn in onze Melkweg al meer dan 4000 exoplaneten ontdekt. Vrijwel al deze exoplaneten cirkelen rondom een moederster en de meesten zijn ook ontdekt bij gratie van die ster (zie kader hieronder). Maar afgaand op wat we weten over de – soms ronduit rommelige – evolutie van planetaire systemen gaan onderzoekers er eigenlijk al jaren vanuit dat er ook heel veel planeten zijn die niet rond een moederster cirkelen, maar eenzaam door de ruimte bewegen. En jawel; sinds enkele jaren weten we dat dergelijke ‘eenzame planeten’ bestaan.

Kleintje
En vandaag maken Poolse onderzoekers bekend dat ze er opnieuw in geslaagd zijn om zo’n eenzame planeet te ontdekken. En wat deze ontdekking extra bijzonder maakt, is dat de planeet in kwestie voor nu de boeken ingaat als de kleinste eenzame planeet die tot op heden in de Melkweg is ontdekt.


De astronomen ontdekten de planeet met behulp van het Optical Gravitational Lensing Experiment (kortweg OGLE), een Pools onderzoeksproject waarbij men met behulp van een telescoop in Chili onder meer jacht maakt op planeten en veranderlijke sterren. “Onze ontdekking laat zien dat eenzame planeten met een kleine massa ook gedetecteerd en gekarakteriseerd kunnen worden met behulp van op de aarde gevestigde telescopen,” stelt onderzoeker Andrzej Udalski.

De meeste exoplaneten die we tot op heden kennen, zijn ontdekt met behulp van de transitmethode. Hierbij staren telescopen langdurig naar sterren in de hoop er getuige van te zijn dat de helderheid van die sterren met enige regelmaat afneemt. Zo’n afname in helderheid kan namelijk wijzen op de aanwezigheid van een planeet die rond de ster cirkelt en zo af en toe – als deze tussen de telescoop en ster in staat – een deel van het sterlicht tegenhoudt. Een kleiner deel van de planeten is ontdekt doordat men er getuige van was dat de moederster door de zwaartekracht van planeet die eromheen cirkelde aan het wiebelen werd gebracht. In beide gevallen worden planeten dus ontdekt dankzij de sterren waar ze omheen cirkelen. Een stuk lastiger wordt het als een planeet niet vergezeld gaat door een ster…

Honderden miljoenen sterren
De kleine eenzame planeet is ontdekt met behulp van gravitationele microlensing. Als een zwaar object (een ster of een planeet) tussen een op de aarde gevestigde waarnemer (in dit geval de telescoop in Chili) en een afgelegen ster beweegt, dan zal de zwaartekracht van dit object dienst doen als lens en het licht van die achterliggende ster afbuigen en versterken, waardoor die ster kortdurend helderder wordt (zie filmpje hieronder). Het klinkt vrij eenvoudig, maar dat is het niet, zo legt onderzoeker Przemek Mróz uit. “De kans dat je een microlens spot is heel klein, omdat alle drie de objecten – de lichtbron, de lens en waarnemer – op één lijn moeten staan. Als je je daarbij slechts op één ster zou richten, zou je bijna een miljoen jaar moeten wachten om er getuige van te zijn dat het licht van die ster wordt afgebogen.” Zoveel geduld hebben Mróz en collega’s niet en dus bestuderen ze binnen het OGLE-project honderden miljoenen sterren, in de hoop er getuige van te zijn dat de helderheid van één van deze sterren plots toeneemt.

Een eenzame planeet buigt het licht van een verder weg gelegen ster af. Afbeelding: Jan Skowron / Astronomical Observatory, University of Warsaw.


Kort
Hoelang zo’n toename in helderheid duurt, is afhankelijk van de massa van de ‘lens’. Hoe lichter het object dat het licht van de achterliggende ster afbuigt en versterkt, hoe korter het duurt. De meeste gevallen van gravitationele microlensing worden veroorzaakt door sterren en houden enkele dagen aan. Planeten zijn veel minder zwaar en als lens vaak slechts enkele uren van invloed op de helderheid van de achterliggende ster. De kleine eenzame planeet die nu op deze wijze ontdekt is, boog het licht van de achterliggende ster slechts gedurende 42 minuten af. Deze microlensing-gebeurtenis gaat dan ook de boeken in als de kortste ooit.

Massa
Omdat de duur van de microlengsing-gebeurtenis gedicteerd wordt door de massa van het object, kunnen onderzoekers door naar de duur van de gebeurtenis te kijken ook weer meer zeggen over de massa van het object. En vandaar dat ze dus ook een vrij nauwkeurige inschatting kunnen maken van diens massa. Naar schatting is de planeet minder zwaar dan de aarde en grofweg net zo zwaar als Mars. Ook zijn de onderzoekers er dus vrij zeker van dat deze planeet eenzaam is en niet vergezeld gaat door een ster. “Als de lens rond een ster cirkelde, hadden we de aanwezigheid van die ster teruggezien in de lichtcurve,” stelt onderzoeker Radoslaw Poleski.

Hoe een planeet vereenzaamt
Eenzame planeten worden niet eenzaam geboren, maar ontstaan – net als ‘gewone’ planeten – rond een moederster. Zo’n jonge ster wordt omgeven door een stof- en gasschijf waaruit planeten ontstaan. Maar de evolutie van zo’n planetair systeem kan in de beginfase wat rommelig verlopen. Pasgeboren planeten trekken en duwen met hun zwaartekracht aan elkaar en dat kan er zomaar toe leiden dat planeten uit hun stelsel worden gezwiept, waarna ze eenzaam achterblijven.

Door eenzame planeten te bestuderen, hopen onderzoekers meer inzicht te krijgen in het ontstaan en de evolutie van planetaire systemen. Hoe meer eenzame planeten we kunnen opsporen, hoe completer ons beeld wordt. Vandaar dat de Poolse onderzoekers hun zoektocht enthousiast voortzetten. En er is versterking onderweg. Over een paar jaar hoopt NASA de Nancy Grace Roman Space Telescope te lanceren; een telescoop die uitermate geschikt is voor het opsporen van planetaire verschoppelingen.

WIST JE DAT…

…recent onderzoek suggereert dat de Melkweg meer eenzame planeten dan sterren herbergt? In dat geval valt er dus nog genoeg te ontdekken!