Je leest:

Speuren naar andere werelden

Speuren naar andere werelden

Auteur: | 23 juni 2007

Zijn wij alleen in het heelal? Om daar achter te komen, moeten we natuurlijk eerst weten hoeveel planeten er zijn! En dat valt nog niet mee. Astronomen zoeken naar een speld in een kosmische hooiberg.

Eind 1961 stelde de Amerikaanse sterrenkundige Frank Drake een beroemde formule op om het aantal planeten in ons melkwegstelsel te schatten dat geschikt zou kunnen zijn voor bewoners met een hoogontwikkelde technologische beschaving. Zijn formule leidt niet tot een concreet antwoord, maar geeft wel aan dat er gigantisch veel planeten moeten zijn in het heelal.

Het speuren naar exoplaneten levert soms een verrassing op, zoals dit dubbelstelsel van twee planeetachtige objecten, zonder dat er een ster in de buurt is. Deze objecten, planemo’s genoemd, staan in het sterrenbeeld Ophiuchus. Bron: ESO

Pas in 1995 toonden twee Zwitserse sterrenkundigen voor het eerst overtuigend het bestaan van een planeet bij een andere ster aan. De zoektocht naar dergelijke zogeheten exoplaneten is sindsdien in een stroomversnelling geraakt. Onlangs berekenden sterrenkundigen op basis van waarnemingen van de ruimtetelescoop Hubble dat er in ons melkwegstelsel minstens zes miljard planeten moeten bestaan met de afmetingen van Jupiter, de grootste planeet van ons zonnestelsel.

Verstoren

Planeten zijn gigantisch groot. Toch valt het niet mee om ze op te sporen in de kosmos. Planeten geven geen licht van zichzelf en daarom kunnen we ze vanaf de aarde niet zien. Bovendien staan ze (van die grote afstand gezien) zo dicht bij hun moederster, dat die ze volkomen overstraalt. Het zoeken moet daarom in principe altijd op een indirecte manier gebeuren. Iets in het gedrag van een ster moet verraden dat er een of meerdere planeten rond de ster draaien. De afgelopen jaren zijn op die manier al meer dan tweehonderd mogelijke exoplaneten gevonden.

De dichtstbijzijnde exoplaneet draait rond de ster Epsilon Eridani, op 10,5 lichtjaar van ons vandaan. In 2007 komt deze planeet zo dicht bij de ster, dat hij misschien door weerkaatst sterlicht voor de Hubble-telescoop zichtbaar is. Bron: NASA/ESA/STScI

In 2004 begonnen astronomen een gerichte jacht op exoplaneten met de Hubble. Ze lieten de ruimtetelescoop zeven dagen lang naar sterren kijken in een gebiedje zo groot als twee procent van de volle maan, in het sterrenbeeld Boogschutter. Daar bevindt zich het centrum van onze Melkweg, waar de hemel bezaaid is met sterren. In het blikveld van de Hubble bevonden zich 180.000 sterren! Die werden allemaal door de supertelescoop in de gaten gehouden.

Tussen de 180.000 sterren vond de Hubble zestien sterren die regelmatig iets van helderheid veranderen. Die sterren zijn daarmee aantoonbaar in het bezit van een planeet met afmetingen vergelijkbaar met die van Jupiter, want alleen dan is de planeet groot genoeg om het ‘sterrenbeeld’ te verstoren. Zestien sterren op 180.000 is natuurlijk een ontzettend klein aantal. Maar er zijn zo gigantisch veel sterren in onze Melkweg, dat onderzoekers op basis van dit resultaat statistisch mogen aannemen dat er ten minste zes miljard ‘Jupiters’ in de Melkweg voorkomen.

Nu de marsmannetjes ontbreken, zoeken astronomen het hele universum af naar leven.

Twee ‘Hubble-sterren’ zijn zo helder dat er met de supergrote telescopen van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht in Chili zogeheten spectra opgenomen kunnen worden. Uit spectra kunnen bewegingen van en op sterren worden afgelezen. De metingen bevestigden de waarnemingen van de Hubble. De ene ster moet een planeet hebben met een massa van minder dan 3,8 keer die van Jupiter. De andere ster bezit een planeet met een massa van 9,7 keer die van Jupiter.

Hoe vind je een exoplaneet?

1.Gewoon zien. Dat is tot nu toe in één geval gelukt. Met nieuwe telescopen, met nog betere waarneemmethoden en met nieuwe satellieten die op stapel staan, gaat dat de komende jaren vast vaker lukken.

2.Door onregelmatigheden in de beweging van een ster op te sporen. Wanneer een ster planeten bezit, dan draait het geheel van ster en planeten om een gemeenschappelijk zwaartepunt dat buiten het centrum van de ster ligt. De beweging van de ster door de ruimte krijgt hierdoor een licht slingerende beweging. Met zogeheten spectroscopische technieken kan tot nu toe in een beperkt aantal gevallen de beweging van sterren voldoende nauwkeurig worden gemeten om die slingerbeweging te zien. Dit kan alleen als wij vanaf de aarde min of meer tegen het vlak aankijken waarin de planeet rond de ster draait.

3.Door te zoeken naar een regelmatige kleine kortstondige verandering in de helderheid van een ster. Dit wijst op het bestaan van een zogeheten donkere begeleider (dus geen andere ster) en dat kan een planeet zijn. Ook meer planeten rond die ene ster kunnen zich zo verraden. Deze techniek is op dit moment de meest gangbare om mogelijke planeten op te sporen. Ook deze techniek werkt alleen als we tegen het baanvak van de planeet of planeten aankijken. Alleen dan zorgt een planeet voor de verduistering van de ster, waardoor de helderheid van de ster korte tijd verandert.

4.Door een effect te gebruiken dat ‘microlensing’ heet. Soms bewegen van ons uit gezien sterren precies voor veel verder weg staande sterren langs. Dan treedt de relativiteitstheorie van Einstein in werking, die het licht van die verre ster rond de dichtbij staande ster laat afbuigen als door een lens. De ver verwijderde ster wordt gedurende een paar maanden iets helderder. Draait er een planeet rond de dichtbij staande ster, dan ontstaat er een paar uur tot een paar dagen lang een extra piekje in de helderheidsverandering van de verre ster. Door dit effect is werkelijk een aantal exoplaneten ontdekt!

Een exoplaneet verraadt zich wanneer hij van ons uit gezien elke omloop een keer voor zijn ster langs trekt. Dan wordt de ster even iets minder helder. Bron: NASA/ESA/STScI

Mislukte ster

Het nieuws van ‘zes miljard Jupiters’ haalde alle kranten, vaak zelfs de voorpagina. Toch zaten er wat haken en ogen aan de berekening. Stel je maar eens voor dat aliens ons eigen zonnestelsel op dezelfde manier zouden bestuderen. Ten eerst zou hij (of zij) vanuit de verre ruimte onze eigen Jupiter niet eens kunnen zien. Wel zou de minieme slingerbeweging die onze zon maakt door de aanwezigheid van de planeten in ons zonnestelsel, kunnen opvallen. Dat zou onze alien alleen geen enkele aanwijzing opleveren over het feit dat wij niet één grote ‘Jupiter’ hebben, maar een stelsel van acht planeten en talloze dwergplaneten. Het huidige onderzoek aan exoplaneten levert geen idee over het bestaan van planeetstelsels zoals het onze.

Er is nog een ongemakkelijk punt in het onderzoek. Astronomen denken dat kernfusieprocessen op gang kunnen komen in gasvormige objecten met de massa van 13,6 keer die van Jupiter. Dan ontstaat een ster. Grote Jupiters zijn dus eigenlijk mislukte sterren, in de astronomie al langer bekend als bruine dwergen. De onzekerheid in massabepalingen van exoplaneten is vaak groot. Daarom kan een aantal van die Jupiters, bijvoorbeeld die van 9,7 keer de massa van Jupiter uit het Hubble-onderzoek, best gewoon een bruine dwerg zijn. Dan is er dus sprake van een dubbelster, en niet van een ster met een planeet.

Het speuren naar planeten wordt sinds kort vergemakkelijkt door de Spitzer-satelliet. Die kan in groot detail in infrarood waarnemen. Daarin valt het verschil tussen een hete ster en een koele planeet beter op dan in zichtbaar licht. Bron: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC)

Speurtocht

De speurtocht naar exoplaneten maakt nog duidelijker dan sterrenkundigen al wisten dat er een glijdende schaal is van sterren naar bruine dwergen naar grote gasplaneten. Het is daarom niet altijd duidelijk wat voor objecten de waarnemingen precies laten zien. Die speurtocht laat ook zien dat er bijvoorbeeld combinaties van bruine dwergen en Jupiters zijn en zelfs van planeetachtige objecten zonder dat er een ster in de buurt is. Met andere woorden, het simpele beeld van sterren die soms, of misschien heel vaak, omringd zijn door een stelsel van planeten is waarschijnlijk veel te simpel.

Sterrenkundigen kijken dan ook verlangend uit naar de dag dat er kleine planeten gevonden gaan worden. Daarvoor zijn nieuwe geavanceerde meettechnieken en satellieten nodig. Die zijn nu in ontwikkeling. Alleen dan kunnen ze hun ideeën over planeetstelsels echt met de werkelijkheid vergelijken en ons zonnestelsel beter begrijpen.

De Drake vergelijking

Hoeveel beschavingen leven er op andere planeten? Om deze vraag te beantwoorden stelde Francis Drake een vergelijking op. Met deze formule wilde de astronoom voor eens en altijd aantonen: wij zijn niet alleen in het heelal.

N = R* * fp * ne * fl * fi * fc * L N = 40*0,5*0,5* 1*0,1*0,1*500 N = 50

N Het aantal buitenaardse wezens dat in staat is tot interstellaire communicatie R*De gemiddelde snelheid van stervorming in relatie tot de levensduur van het heelal FpHet deel van de sterren dat planeten heeft NeHet deel van de planeten waarop leven voorkomt FlHet deel van de ‘levendbarende’ planeten dat intelligent leven voortbrengt. FcHet deel van de ‘intelligente’ planeten dat de mogelijkheid ontwikkelt tot interstellaire communicatie. LDe gemiddelde levensduur van een intelligente beschaving

De Drake vergelijking lijkt op het eerste gezicht een wetenschappelijke formule met een spijkerhard antwoord, maar eigenlijk is het natte vingerwerk. De zeven factoren aan de rechterkant van de vergelijking kunnen we niet precies invullen. Op de eerste drie parameters (R,fp ne) kan de sterrenkunde nog een redelijk antwoord geven. Er ontstaan gemiddeld 40 sterren per jaar, de helft daarvan kan planeten ontwikkelen, en op de helft van die planeten kan leven ontstaan. Daarna wordt het echt gokken. Volgens sommige Drakefans bewijst de formule dan ook dat er duizenden intelligente rassen bestaan.

Zie ook:

Dit artikel is een publicatie van Explore Magazine.
© Explore Magazine, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 23 juni 2007

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.