Astronomen zien de helderheid van de ster in 85 dagen tijd 28 keer afnemen. En ze begrijpen er niets van.

Onderzoekers bogen zich over data van ruimtetelescoop Kepler (zie kader) en ontdekten daarin iets bijzonders. Een ster – EPIC 249706694 of HD 139139 genoemd – waarvan de helderheid geheel willekeurig lijkt af te nemen. “We ontdekten in de 85 dagen waarin Kepler de ster bestudeerde, 28 afnames in de helderheid van de ster,” vertelt onderzoeker Andrew Vanderburg aan Scientias.nl. “Deze afnames in helderheid zijn heel klein: ze zorgen ervoor dat de helderheid slechts 1/50 van 1 procent afneemt.”

Kepler
Ruimtetelescoop Kepler staarde tot voor kort langdurig naar sterren in de hoop er getuige van te zijn dat de helderheid ervan regelmatig afneemt. Dergelijke dipjes in de helderheid van een ster kunnen namelijk wijzen op de aanwezigheid van een planeet die – terwijl deze rond de ster cirkelt – zo af en toe tussen Kepler en de ster in komt te staan en daarbij een deel van het sterlicht tegenhoudt. Kepler heeft op deze manier al duizenden (kandidaat-)exoplaneten ontdekt.

Op het eerste gezicht lijken de afnames in helderheid niet zo bijzonder en hebben ze veel weg van de afnames in helderheid die veroorzaakt worden door planeten die Kepler normaal gesproken ontdekt. “Maar wanneer Kepler planeten ontdekt, treffen we vaak patronen aan die zichzelf herhalen; je kunt de klok er op gelijk zetten: de helderheid van de ster neemt elke keer als de planeet voor de ster komt af. Bij deze ster zien we die patronen niet. In plaats daarvan lijken de afnames in helderheid geheel willekeurig op te treden. Het gebrek aan regelmaat is wat deze afnames in helderheid zo vreemd maakt.”


Deze afbeelding laat regelmatige afnames in de helderheid van een ster (niet EPIC 249706694) zien, veroorzaakt door een planeet. In dit geval is er duidelijk sprake van periodiciteit. “Je ziet dat er drie dipjes in helderheid in deze grafiek zijn opgenomen, die ongeveer elke 2,5 dag optreden,” vertelt Vandenburg. “We kunnen hieruit afleiden dat de planeet zoveel tijd nodig heeft om een rondje rond de ster te voltooien. Wij hebben naar vergelijkbare patronen in de afnames in helderheid (van EPIC 249706694, red.) gezocht, maar niets gevonden.” Afbeelding: Andrew Vandenburg.

Planeten
Want het gebrek aan periodiciteit (zie afbeelding hiernaast) maakt het lastig om de afnames in helderheid te verklaren met behulp van eventuele planeten. “We zagen geen patroon in de afnames van helderheid, dus we weten dat de dipjes niet veroorzaakt kunnen zijn door slechts één planeet,” stelt Vandenburg. “Er zouden meer planeten kunnen zijn die op verschillende momenten afnames in de helderheid veroorzaken.” Maar ook die oplossing is niet echt bevredigend. Want in dit scenario zou elke planeet, afgaand op de data van Kepler, in de 85 dagen die Kepler naar de ster keek, slechts twee of drie keer voor de ster langs zijn bewogen. “Dat zou betekenen dat er zeker vijftien planeten rond de ster cirkelen. Dat zou uitzonderlijk zijn. De huidige recordhouders als het gaat om de meeste planeten in een systeem bezitten slechts acht planeten (onze eigen zon en Kepler 90). Wat eigenlijk ook niet te verklaren is met behulp van planeten is dat veel van de afnames in helderheid maar heel kort duren, dat is lastig te verklaren als de planeten die deze veroorzaken ver genoeg van de ster verwijderd zijn om in tachtig dagen tijd slechts één of twee keer voor de ster langs bewegen.”

Alternatieve ideeën
Maar als planeten deze afnames in helderheid niet verklaren, wat zit er dan achter? Het is een vraag die de onderzoekers natuurlijk bezighoudt. En in hun paper komen ze met enkele alternatieve verklaringen, variërend van grote, kortdurende zonnevlekken op de ster tot stoffige planetoïden die op verschillende afstanden om de ster cirkelen. Maar ook voor deze verklaringen geldt dat ze geen van allen echt bevredigend zijn. En dus blijft het gissen. “Ik denk dat bij de oplossing uiteindelijk toch planeten betrokken zijn, simpelweg omdat de afnames in helderheid zo lijken op de afnames die we zien bij de aanwezigheid van planeten.”

Nog meer vreemde sterren
EPIC 249706694 staat niet op zichzelf. De afgelopen jaren hebben onderzoekers – onder meer in data van Kepler – meer sterren ontdekt met vreemde en voor nu onverklaarbare lichtcurves. Neem bijvoorbeeld KIC 8462852 (bijgenaamd Tabby’s ster). De helderheid van de ster neemt zo af en toe enorm af. En deze dipjes in de helderheid van de ster zijn zowel qua timing als qua grootte onregelmatig (zo neemt de helderheid van de ster het ene moment met 15 procent en het volgende moment met 22 procent af). En begin dit jaar stuitten onderzoekers in Kepler-data op EPIC 204376071, waarvan de helderheid tot wel 80% afneemt. Dat er de laatste tijd regelmatig sterren met een vreemde lichtcurve worden ontdekt, heeft volgens Vandenburg twee oorzaken. “De lancering van Kepler en burgerwetenschappers. “Kepler voorziet ons van ongeëvenaarde helderheidsmetingen van sterren. Met Kepler verkennen we sterren op een heel andere manier en daarom mag je verwachten dat je op veel meer mysteries stuit. Burgerwetenschappers spelen daarin een grote rol. Zij spitten de helderheidsmetingen van meer dan een miljoen sterren door en kijken daarbij naar vreemde zaken of dingen die we niet kunnen verklaren. Zij helpen ons om nieuwe dingen te weten te komen over het universum.”

Over de vraag wat de onderzoekers nu nodig hebben om dit mysterie op te lossen, kan Vanderburg kort zijn. “We hebben nieuwe ideeën nodig. Daarom hebben we ook dit paper geschreven. We hebben een jaar geprobeerd om uit te vogelen wat er gaande was en konden niets bedenken wat echt plausibel was. Hopelijk heeft iemand anders – nu we het gedeeld hebben met de astronomie-gemeenschap – een geweldig idee dat de afnames in helderheid kan verklaren.”