Twee astronomen in Groot-Brittannië hebben aangetoond dat sommige reuzenplaneten die ver van hun gaststerren draaien, waarschijnlijk zijn vastgelegd op de planetenstelsels van andere sterren. Met behulp van computersimulaties, Richard Parker en Emma Daffern-Powell van de Universiteit van Sheffield toonden aan dat gigantische planeten die onlangs door de BEAST-missie zijn ontdekt – en ‘BEASTies’ worden genoemd – waarschijnlijk kort na hun vorming uit hun oorspronkelijke systemen werden verwijderd en vervolgens door andere sterren werden ingevangen.
De planetenstelsels die tot nu toe door astronomen zijn ontdekt, vertonen een opmerkelijke diversiteit. In systemen als TRAPPIST-1 kunnen verschillende kleine, rotsachtige planeten dicht opeengepakt zitten in banen dicht bij hun gaststerren. Daarentegen zijn planeten ter grootte van Jupiter ontdekt in banen van honderden astronomische eenheden (au, de afstand van de aarde tot de zon) van hun gastheren – wat vaak de vooroordelen van astronomen over de vorming van planetaire systemen in twijfel trekt.
In 2021 ontdekte de B-star Exoplanet Abundance Study (BEAST) twee planeten ter grootte van Jupiter die rond sterren van het OB-type draaien. Dit zijn hete sterren met een massa van minstens 2.4 keer die van de zon. De huidige theorieën suggereren dat de intense straling die wordt uitgezonden door sterren van het OB-type de schijven van planeetvormend materiaal die hen oorspronkelijk omringden, zou moeten hebben verdampt – waardoor de vorming van planeten werd uitgesloten. Wat het mysterie van hun bestaan nog groter maakt, is dat een van de BEASTies rond zijn gastheer draait op een afstand van 556 au, wat ruim tien keer groter is dan de afstand tussen Pluto en de zon.
Nu hebben Parker en Daffern-Powell een verklaring ontwikkeld voor de vorming van de BEASTies. Zoals in eerdere studies werd gesuggereerd, zou het mogelijk moeten zijn dat planeten tussen planetaire systemen worden uitgewisseld. Dit zou kunnen gebeuren nadat een planeet op de een of andere manier uit zijn oorspronkelijke ster is gestoten en door een andere ster is gevangen terwijl hij door de interstellaire ruimte dwaalt. Een andere mogelijkheid is dat een planeet wordt gestolen als twee sterren dicht bij elkaar passeren.
Dunbevolkte gebieden
Deze scenario’s lijken op het eerste gezicht zeer onwaarschijnlijk, vooral omdat OB-sterren doorgaans voorkomen in dunbevolkte gebieden van de Melkweg. Sommige astronomen geloven echter dat OB-sterren zich mogelijk hebben gevormd in kraamkamers met veel hogere sterrendichtheden. Dit werd gevolgd door een periode waarin de sterren snel uit elkaar bewogen. In een dergelijk scenario hadden de uitwisselingen van planeten tussen sterren veel gemakkelijker kunnen plaatsvinden in deze dichte gebieden.
Vloeibaar metaal, robijn en saffier kunnen neerregenen op enorme exoplaneet
Om dit idee te onderzoeken, voerde het duo uit Sheffield computersimulaties uit van stellaire kraamkamers om in te schatten hoe gemakkelijk deze planetaire overvallen konden plaatsvinden. Hun resultaten toonden aan dat een vangst gemiddeld één keer plaatsvond binnen de eerste 10 miljoen jaar van de evolutie van een dicht stervormingsgebied. De simulaties suggereren ook dat het waarschijnlijker was dat de BEASTies als vrij zwevende planeten waren gevangen dan dat ze rechtstreeks werden gestolen, gezien de vorm en afmetingen van hun banen.
Deze ontdekking versterkt het idee dat planeten die op afstanden van meer dan 100 au van hun gaststerren draaien, niet langer de systemen bezetten waar ze oorspronkelijk zijn ontstaan. De resultaten van het duo bieden belangrijke richtlijnen voor toekomstige observaties van de BEAST-missie en helpen de immense diversiteit aan planetenstelsels die we vandaag de dag waarnemen beter te verklaren.
Het onderzoek is beschreven in Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society.
