Nog geen drie jaar na zijn ontdekking wordt Ster van Barnard b alweer afgeschreven.

Onder grote belangstelling kondigden astronomen in 2018 de ontdekking van de Ster van Barnard b aan. Een superaarde die op slechts zes lichtjaar van de aarde stond en daarmee de boeken inging als de meest nabije exoplaneet rond een enkelvoudige ster. De planeet zou zo’n 233 dagen nodig hebben om een rondje om de moederster te voltooien en ongeveer 3,2 keer zwaarder zijn dan onze eigen planeet. Doordat de Ster van Barnard een koele rode dwergster is, zou de planeet maar weinig licht en energie ontvangen. Het resultaat was een schemerige en koude (zo rond de -170 graden Celsius) planeet waar we niet direct leven hoefden te verwachten.

Luchtspiegeling
Aan de hand van al die informatie was het niet lastig om je een beeld te vormen van deze opwindend nabije exoplaneet. Maar dat beeld gaat nu in rook op. In dit paper – dat binnenkort in The Astronomical Journal verschijnt – stellen onderzoekers namelijk dat Ster van Barnard b zeer waarschijnlijk niet bestaat.

Ze baseren zich op archiefdata en nieuwe observaties van de Habitable-Zone Planet Finder: een instrument op de 10 meter Hobby-Eberly Telescope in Texas dat ontworpen is om exoplaneten te ontdekken. “Hoe meer data we met de HPF (Habitable-Zone Planet Finder, red.) verzamelden en hoe beter we keken, hoe meer we ervan overtuigd raakten dat de voorgestelde kandidaat-planeet een valspositief resultaat is,” aldus onderzoeker Jack Lubin.

Stellaire activiteit
De onderzoekers twijfelen er niet aan dat onderzoekers ‘iets’ rond de Ster van Barnard hebben gezien. Maar het is geen planeet geweest, zo stellen ze. Mogelijk is het signaal dat de onderzoekers aanzagen voor een exoplaneet in werkelijkheid geproduceerd door de Ster van Barnard zelf.

Radiale snelheidsmethode
Om te begrijpen hoe dat precies zit, moet je eerst weten hoe de vermeende Ster van Barnard b is ontdekt. Men deed dat met behulp van de radiale snelheidsmethode. “Hierbij meet men kleine veranderingen in de absorptielijnen van het spectrum van de ster,” legt Lubin aan Scientias.nl uit. Wanneer rond een ster een nog te ontdekken planeet cirkelt, laat deze namelijk zijn sporen na in het sterlicht. En wel als volgt: terwijl de planeet om de ster cirkelt, trekt deze met zijn zwaartekracht aan de ster, waardoor deze door de aanwezigheid van die planeet beurtelings in onze richting en van ons vandaan beweegt. Die beweging is maar heel klein, maar – met geavanceerde apparatuur – wel te zien in het spectrum van de ster: de kleurenwaaier van naast elkaar gelegen golflengtes licht. Wanneer de ster van ons vandaan beweegt, is er in dat spectrum namelijk sprake van een (zeer geringe) verschuiving naar rood, terwijl een beweging naar ons toe in datzelfde spectrum resulteert in een eveneens geringe verschuiving naar blauw. Dergelijke verschuivingen kunnen dus wijzen op de aanwezigheid van een planeet. “Maar er zijn andere fenomenen die tot deze verschuivingen kunnen leiden of ervoor kunnen zorgen dat het lijkt alsof er verschuivingen plaatsvinden,” aldus Lubin. “Stellaire activiteit (zoals zonnevlekken, red.) kan de absorptielijnen bijvoorbeeld verstoren en het doen lijken alsof ze meer of minder verschoven zijn dan in werkelijkheid het geval is.”

Modellen
En dat lijkt dus aan de ontdekking van de Ster van Barnard b ten grondslag te liggen, zo stellen Lubin en collega’s. Ze baseren zich naast de observaties op modellen van de Ster van Barnard. In het eerste model simuleerden ze de planeet zoals die in 2018 beschreven is, terwijl deze zijn baantjes trok rond een rustige Ster van Barnard (en dus in afwezigheid van stellaire activiteit). Daarna simuleerden ze dezelfde situatie, maar nu met stellaire activiteit. En tenslotte simuleerden ze het systeem zonder de planeet, maar met stellaire activiteit. “Wij ontdekten dat het model dat alleen de stellaire activiteit simuleert het beste bij de data past,” stelt Lubin.

Signaal
Het idee dat de planeet niet bestaat, wordt verder onderschreven door het feit dat het signaal dat in 2018 werd aangezien voor een exoplaneet niet altijd even sterk is. “Signalen van stellaire activiteit kunnen vergankelijk zijn,” stelt onderzoeker Suvrath Mahadevan. “Maar je zou verwachten dat planetaire signalen standhouden.”

Overtuigend
Op basis van de observaties, archiefdata en modellen is Lubin vrij overtuigd van zijn zaak. “Wij zijn er zeker van dat de planeet – zoals die in het oorspronkelijke paper beschreven werd – niet bestaat,” zo vertelt hij aan Scientias.nl. “De HPF-data bevat geen signaal van deze planeet. En dat is op zichzelf al heel overtuigend. Maar ons aanvullende onderzoek (…) is minstens zo overtuigend.”

Het is niet voor het eerst dat een planeet rond de Ster van Barnard weer het veld moet ruimen. In 1963 stelde de Nederlandse astronoom Peter van de Kamp bewijs te hebben gevonden voor een planeet rond de Ster van Barnard. En later dacht hij zelfs nog een tweede planeet te hebben gedetecteerd. In 1973 werden beide beweringen echter ontkracht. Dat het nu opnieuw gebeurt, geeft volgens Lubin wel aan dat voorzichtigheid geboden is. Niet alleen als het gaat om de Ster van Barnard, maar ook bij andere koele rode dwergsterren. “De rotatie van deze sterren kan meer dan 100 dagen in beslag nemen,” vertelt hij. Ter vergelijking: onze zon doet er slechts 25 dagen over om een rondje om de eigen as te voltooien. “Bovendien kunnen zonnevlekken op de zon misschien drie rotaties standhouden, terwijl ze op oude dwergsterren wel meer dan tien rotaties mee kunnen gaan. Dat samen zorgt ervoor dat stellaire activiteiten op zonachtige sterren zo’n vijftig tot tachtig dagen een krachtig – en dus met de radiale snelheidsmethode goed waarneembaar – signaal kunnen voortbrengen, maar op oude dwergsterren kan dat signaal wel honderden of duizenden dagen en dus gedurende meerdere opeenvolgende waarnemingsperioden te zien zijn. Het betekent dat we dus altijd bijzonder voorzichtig moeten zijn met de bewering dat in dergelijke systemen planeten te vinden zijn,” benadrukt Lubin. Want in zijn onderzoeksveld worden langdurige signalen doorgaans geïnterpreteerd als planeten. Maar als het om koele dwergsterren gaat, kunnen lang aanhoudende signalen dus net zo goed het resultaat zijn van stellaire activiteiten.

En zo lijken we Ster van Barnard b dus van het lijstje met kandidaat-planeten te kunnen schrappen. Maar dat wil niet zeggen dat rond de ster helemaal geen planeten te vinden zijn, zo stelt Lubin. Wel lijkt het bijzonder lastig om ze – als ze er zijn – te vinden. “We hebben nadat we concludeerden dat Ster van Barnard b een valspositief signaal was, veel tijd besteed aan de zoektocht naar planeten in het systeem, maar we hebben niets kunnen vinden.” Misschien zijn de veelgebruikte methoden – zoals de transitmethode en de radiale snelheidsmethode – in het geval van de Ster van Barnard niet zo geschikt. Het succes van de transitmethode – waarbij planeten worden opgemerkt doordat ze voor de ster langsbewegen en tijdelijk wat sterlicht tegenhouden – valt of staat namelijk met de oriëntatie van de planeetbaan. Alleen als die oriëntatie precies goed is, zullen we een waarneembare afname in sterlicht zien. En ook de radiale snelheidsmethode is gevoeliger als we als het ware tegen de zijkant van het systeem aankijken. “Daarnaast moet je ook rekening houden met het feit dat er planeten om de ster kunnen draaien die te klein zijn om met de radiale snelheidsmethode te meten, zelfs als we ze van opzij zien,” vertelt Lubin. “De voorgestelde planeet was 3,2 aardmassa’s zwaar.” En al op het randje van wat we kunnen ‘detecteren’. “Denk even aan ons eigen zonnestelsel, waarin de vier binnenste rotsachtige planeten allemaal veel minder zwaar zijn dan 3,2 aardmassa’s. Als er een planeet ter grootte van Mars rond de Ster van Barnard cirkelt dan zijn we op dit moment gewoon niet in staat om deze te detecteren.” Maar dat gaat veranderen. Zo zijn er nu al instrumenten in aanbouw die ook exoplaneten kleiner dan 3,2 aardmassa’s moeten kunnen detecteren. “Ik denk dan ook dat niemand verrast zou zijn als we op een dag vaststellen dat rond de Ster van Barnard planeten cirkelen. Er is alleen op dit moment, in de huidige datasets nog geen bewijs voor te vinden.”