En binnenkort gaat NASA actief op jacht naar deze ‘arme’ planeten.

De aarde cirkelt rond de zon. En bijna alle exoplaneten die tot op heden zijn ontdekt, cirkelen rond een moederster. En sommige planeten hebben er zelfs twee. Maar er zijn ook planeten die in afwezigheid van hun moederster hun dagen slijten. Tot op heden hebben onderzoekers echter nog maar een paar van deze eenzame planeten ontdekt. Maar daar gaat verandering in komen. In 2025 lanceert NASA de Nancy Grace Roman Space Telescope en deze is geknipt voor het opsporen van eenzame planeten. En een nieuw onderzoek suggereert nu dat deze telescoop zich echt niet hoeft te vervelen; er wachten talloze eenzame planeten op ontdekking. Dat schrijven onderzoekers in het blad The Astronomical Journal.

Schatting
Hoeveel eenzame planeten er in onze Melkweg te vinden zijn, is gissen. Schattingen lopen uiteen van tientallen miljarden tot biljoenen. “Het universum kan wemelen van de eenzame planeten zonder dat wij het weten,” stelt onderzoeker Scott Gaudi.


Maar de geheimen van deze nu nog mysterieuze werelden zijn dus niet lang meer veilig. Wat volgens Gaudi en collega’s kan de Nancy Grace Roman Space Telescope (eerder ook wel aangeduid als WFIRST) honderden van deze eenzame planeten gaan ontdekken. En aan de hand van de waarnemingen van deze telescoop kan het complete aantal eenzame planeten waarschijnlijk zo’n tien keer scherper worden ingeschat. “Er zijn verschillende eenzame planeten ontdekt,” stelt onderzoeker Samson Johnson. “Maar om echt een compleet beeld te krijgen, is zoiets als Roman (de Nancy Grace Roman Space Telescope, red.) onze beste kans. Dit is compleet onontgonnen gebied.”

Microlensing
Veruit de meeste exoplaneten die ons bekend zijn, zijn ontdekt dankzij hun moederster. Zo zijn er al duizenden exoplaneten ontdekt met behulp van de transit-methode. Hierbij staren ruimtetelescopen langdurig naar een ster in de hoop er getuige van te zijn dat de helderheid ervan regelmatig afneemt. Zo’n regelmatige afname in helderheid kan namelijk wijzen op de aanwezigheid van een planeet die zo af en toe tussen de ster en de telescoop in staat en daarbij een deel van het sterlicht tegenhoudt. Het bestaan van andere exoplaneten is weer afgeleid uit kleine wiebelende bewegingen van hun moederster, die ontstaan doordat de planeet met zijn zwaartekracht lichtjes aan de moederster trekt. Maar hoe ontdekt je nu een planeet zonder moederster? De Nancy Grace Roman Space Telescope maakt hiertoe gebruik van een techniek die ook wel gravitationele microlensing wordt genoemd. Het bestaan van een eenzame planeet wordt hierbij afgeleid uit het feit dat deze met zijn massa de ruimtetijd vervormt en zo ook het licht van sterren die – vanuit het oogpunt van de telescoop gezien – achter de planeet langs bewegen, vervormt (zie filmpje hieronder). Heel concreet zorgt de planeet er zo voor dat de helderheid van een ster toeneemt op het moment dat deze – opnieuw vanuit het oogpunt van de telescoop – op één lijn met de planeet komt te staan.


“Het microlensing-signaal van een eenzame planeet houdt slechts tussen een paar uur en een paar dagen stand en is dan voorgoed verdwenen,” legt onderzoeker Matthew Penny uit. Bovendien is het effect dat zo’n eenzame planeet op het licht van een afgelegen ster heeft, klein. Dus je hebt een heel gevoelige telescoop nodig. En de Nancy Grace Roman Space Telescope is gevoelig. Gevoelig genoeg om naar verwachting op deze manier dus honderden van deze eenzame planeten te detecteren. Waaronder exemplaren ter grootte van Mars: de op één na kleinste planeet in ons eigen zonnestelsel.

Niet leefbaar
Hoewel deze eenzame planeten qua omvang dus kunnen lijken op een planeet waarvan wordt aangenomen dat deze in het verleden leefbaar is geweest, hoeven we op de eenzame planeten geen leven te verwachten. “Ze zijn waarschijnlijk extreem koud, omdat ze geen ster hebben,” stelt Johnson. En toch is het belangrijk om deze eenzame planeten op te sporen en – door na te gaan hoe ze met het licht van verder van ons af staande objecten spelen – hun massa vast te stellen. Het kan namelijk meer inzicht geven in hoe deze eenzame planeten precies het levenslicht zien. Want daar kunnen de onderzoekers op dit moment alleen naar gissen. Mogelijk ontstaan de eenzame planeten – net als planeten met een moederster – uit de dikke stof- en gasschijf rond jonge sterren, maar worden ze nog tijdens de planeetvorming, door botsingen met andere hemellichamen, uit hun zonnestelsel geslingerd, waarna ze veroordeeld zijn tot een eenzaam leven. Een andere mogelijkheid is dat ze – net als sterren – geboren worden uit geïsoleerde gas- en stofwolken. Waar grote gas- en stofwolken ineen kunnen storten tot sterren, waar uiteindelijk planeten rond ontstaan, kunnen kleinere wolken in theorie ineenstorten tot planeten waar vervolgens manen rond geboren worden.

Hoe het precies zit, weten we hopelijk niet lang nadat de Nancy Grace Roman Space Telescope de lucht ingaat. “Roman is een game-changer als het gaat om de zoektocht naar eenzame planeten,” aldus Penny.