Naast planeten en manen zijn er in het universum mogelijk ook planen te vinden: grote, uit hun systeem verbannen manen die voortaan als kleine planeten door het leven gaan.

Afgaand op wat we in ons eigen zonnestelsel zien, zijn manen een veelvoorkomend verschijnsel. De aarde heeft er één, Saturnus en Jupiter hebben er tientallen en zelfs dwergplaneetje Pluto bezit er vijf. Je zou dan ook verwachten dat ook menig exoplaneet – dat is een planeet buiten ons zonnestelsel – over manen beschikt. Maar hoewel er inmiddels meer dan 4000 (kandidaat-)exoplaneten zijn ontdekt, zijn onderzoekers er nog niet in geslaagd om ook exomanen te vinden. In een nieuw paper denken onderzoekers dat wel te kunnen verklaren. Hun simulaties wijzen namelijk uit dat veel van de tot op heden ontdekte exoplaneten eventuele manen al snel zouden verbannen. En zo ontstaan ‘ploonets’ oftewel ‘planen’ – een samentrekking van planeet en maan. ‘Planen’ zijn manen die niet langer in het gezelschap van een planeet zijn, maar ‘promoveren’ tot mini-planeten die voortaan – net als de planeet waar rond ze zijn ontstaan – op eigen houtje rond de moederster cirkelen.

Hete Jupiters
De meeste planeten die tot op heden zijn ontdekt, kunnen gerekend worden tot de hete Jupiters. Dat komt simpelweg doordat deze planeten – met de technieken van vandaag de dag – het gemakkelijkst te detecteren zijn (zie kader). Eerdere studies hebben al aangetoond dat je mag verwachten dat sommige van deze hete Jupiters over grote manen beschikken. Maar zoals gezegd ontbreekt het aan overtuigend bewijs voor de aanwezigheid van zulke manen. Volgens het nieuwe onderzoek is dat te verklaren doordat hete Jupiters sterk geneigd zijn om hun grote manen af te stoten. Zo wordt de afstand tussen de maan en de hete Jupiter geleidelijk aan groter, totdat de maan aan de zwaartekracht van de hete Jupiter ontsnapt. “Deze manen worden dan planetaire embryo’s of zelfs volgroeide planeten met zeer excentrische banen,” aldus onderzoeker Jaime Alvarado-Montes.


De detectie van hete Jupiters
De meeste planeten zijn tot op heden ontdekt met de transit-methode. Hierbij tuurt een telescoop langdurig naar sterren, in de hoop er getuige van te zijn dat de helderheid van zo’n ster regelmatig iets afneemt. Zo’n ‘dipje’ in de helderheid van een ster kan er namelijk op wijzen dat rond de ster een planeet cirkelt die zo af en toe tussen de ster en de telescoop in komt te staan en daarbij een deel van het sterlicht tegenhoudt. Dat deze detectiemethode in de ontdekking van veel hete Jupiters resulteert, is goed te verklaren. Hete Jupiters zijn flinke planeten die op een heel kleine afstand van hun moederster staan en daardoor een korte omlooptijd (van slechts vaak enkele dagen) hebben. Dat betekent dat deze planeten om de paar dagen voor hun ster langs bewegen en de ster maar kort bestudeerd hoeft te worden om meerdere malen getuige te zijn van het feit dat een planeet voor de ster langs beweegt. Ook planetenjagers die planeten opsporen door te kijken naar sterbewegingen die ontstaan doordat de zwaartekracht van een planeet aan de ster trekt, sporen hete Jupiters gemakkelijk op. Dat komt doordat de hete Jupiters dicht bij hun ster staan én een flinke massa hebben, waardoor het zwaartekrachtseffect op de ster ook relatief groot is.

Hoe werkt het precies?
Dat grote manen losgeweekt worden van hun planeten, is volgens onderzoeker Mario Sucerquia het resultaat van de getijdenwerking tussen hete Jupiters en hun manen. De manen trekken met hun zwaartekracht aan de hete Jupiters, waardoor een zogenoemde ‘tidal bulge’ ontstaat. Overdreven gezegd trekken de grote manen met hun zwaartekracht zo sterk aan de planeet dat deze ovaalvormig wordt (zie afbeelding hieronder).

Doordat de planeet sneller om zijn as draait dan de maan om de planeet cirkelt, zorgt deze ‘tidal bulge’, terwijl deze met de planeet mee roteert en langzaam verdwijnt, ervoor dat de afstand tussen de planeet en de maan langzaam groter wordt (zie afbeelding hieronder).

Hoe groter de maan is, hoe groter ook de ‘tidal bulge’ en hoe sterker de planeet terwijl deze roteert de maan wegduwt. “Zwaardere manen migreren dus sneller dan lichtere manen,” vertelt Sucerquia aan Scientias.nl. En op een gegeven moment wordt de afstand tussen de zware maan en zijn planeet zo groot dat er maar weinig nodig is om de maan aan de zwaartekracht van de planeet te onttrekken. Als dat gebeurt, draait de maan niet langer om de planeet, maar gaat deze om de moederster cirkelen. Een plaan is geboren.

Hypothetisch
Op dit moment is de ‘plaan’ nog een hypothetisch hemellichaam; er is er nog nooit één gespot. Of misschien moeten we dat anders formuleren: we hebben er nog nooit één geïdentificeerd. Want volgens Sucerquia kan niet worden uitgesloten dat planen zich gewoon in ons eigen zonnestelsel bevinden. “Ons zonnestelsel heeft een paar vreemde kenmerken die kunnen worden verklaard door de aanwezigheid van schadelijke, rondzwervende planetaire embryo’s: de vreemde baan van Pluto, die excentrisch en iets gekanteld is, bijvoorbeeld.” Maar Sucerquia denkt ook aan onregelmatige satellieten – bijvoorbeeld te vinden rond Saturnus en Jupiter – met hellende, retrograde en/of excentrische banen. “Deze onregelmatige satellieten zijn mogelijk rond andere grote planeten tot stand gekomen, daarvan losgekomen en later door de gasreuzen weer ingevangen.” En ook Theia – het hemellichaam dat mogelijk met de aarde botste, waarna de maan ontstond – kan een ‘plaan’ zijn geweest. “Deze voorbeelden zijn geen direct bewijs voor planen, maar de plaan-hypothese zou ze wel mooi kunnen verklaren,” benadrukt Sucerquia.

KIC 8462852
En ook buiten ons zonnestelsel zijn wel wat mysteries te vinden die mogelijk door planen kunnen worden opgelost. Denk bijvoorbeeld aan het mysterieuze gedrag van KIC 8462852: de ster waarvan de helderheid onregelmatig afneemt. Sommige onderzoekers hebben al voorgesteld dat de opmerkelijke lichtcurve van deze ster te verklaren is door grote exokometen. “Het verwachte gedrag van een verbannen exomaan komt overeen met dat van een grote exokomeet,” aldus Sucerquia.

Mochten planen daadwerkelijk bestaan, dan lijkt het een kwestie van tijd voor we ze daadwerkelijk gaan detecteren. Volgens Sucerquia zou de James Webb-ruimtetelescoop (lancering staat gepland voor 2021) in staat moeten zijn om met overtuigend bewijs voor het bestaan van planen op de proppen te komen. Mocht dat daadwerkelijk lukken, zal vervolgens ook nog moeten blijken of die gekke term ‘plaan’ een blijvertje is.