Recente waarnemingen met behulp van NASA’s Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) hebben een verrassende waarheid aan het licht gebracht: verouderende sterren in hun rode reuzenfase zijn aanzienlijk destructiever voor planeten in een baan om de aarde dan eerder werd gedacht. Deze ontdekking heeft diepgaande gevolgen voor ons begrip van planetaire systemen en roept cruciale vragen op over het lot van de aarde terwijl de zon zelf evolueert.
De rode reus-transformatie: een geweldige make-over
Sterren zoals onze zon brengen het grootste deel van hun leven door in een stabiele fase die bekend staat als de ‘hoofdreeks’, waar ze energie opwekken door middel van kernfusie – waarbij waterstof in helium wordt omgezet. Aan dit proces komt echter uiteindelijk een einde. Wanneer een ster zijn kernvoorraad waterstof opraakt, begint hij te transformeren in een ‘rode reus’.
Deze transformatie is dramatisch. De kern trekt samen, terwijl de buitenste lagen aanzienlijk uitzetten en mogelijk uitgroeien tot wel 1000 keer de oorspronkelijke grootte van de ster. Voor planeten die dicht bij de ster draaien, vormt deze uitdijing een ernstige bedreiging. Wetenschappers schatten dat onze zon over ongeveer 5 miljard jaar deze rode reuzenfase zal ingaan, waarbij mogelijk Mercurius, Venus en mogelijk de aarde zullen worden overspoeld.
Planetaire ondergang blootleggen met TESS
Om de frequentie van deze planetaire vernietiging te begrijpen, heeft een team van astronomen TESS gebruikt om een enorme steekproef van planetaire systemen te observeren. Ze begonnen met bijna een half miljoen potentiële signalen die duidden op de aanwezigheid van exoplaneten. Door middel van zorgvuldige analyse, inclusief de toepassing van een computeralgoritme, hebben ze dit teruggebracht tot 15.000 kandidaatplaneten die rond sterren draaien die net begonnen te evolueren naar rode reuzen. Hiervan werden er ongeveer 130 geïdentificeerd als potentiële planeten, waaronder 33 nieuw ontdekte kandidaten.
De bevindingen brachten een opvallend patroon aan het licht: het is veel minder waarschijnlijk dat planeten in een baan rond rode reuzensterren worden aangetroffen. Dit suggereert dat veel planeten worden geëlimineerd als sterren deze transformatie ondergaan. “Dit is een sterk bewijs dat sterren, wanneer ze buiten hun hoofdreeks evolueren, er snel voor kunnen zorgen dat planeten er in een spiraal terechtkomen en vernietigd worden”, aldus Edward Bryant, een onderzoeker van de Universiteit van Warwick die bij het onderzoek betrokken was.
Getijdeninteracties: een zwaartekrachttouwtrekken
Aangenomen wordt dat het belangrijkste mechanisme achter deze planetaire vernietiging de ‘getijdeninteractie’ is, een zwaartekrachtgevecht tussen de planeet en de ster. Naarmate een ster uitdijt tot een rode reus, neemt de kracht van deze interactie dramatisch toe.
Net zoals de maan aan de oceanen van de aarde trekt om getijden te creëren, oefent een planeet een aantrekkingskracht uit op zijn ster. Deze interactie vertraagt de planeet en zorgt ervoor dat zijn baan kleiner wordt, waardoor de planeet uiteindelijk in een spiraal naar de ster draait, waar hij uiteenvalt of instort.
De studie bevestigde deze theorie: toen onderzoekers zich concentreerden op sterren die al aan het uitdijen waren, daalde de kans dat deze sterren een planeet herbergden tot slechts 0,11%. Dit vertegenwoordigt een afname van ongeveer 3% vergeleken met de kansen dat een planeet zich rond een ster in zijn hoofdreeksfase bevindt. De onderzoekers observeerden ook een afname van de waarschijnlijkheid dat rode reuzen gigantische planeten als Jupiter of Saturnus herbergen naarmate de leeftijd van de ster toenam.
Het lot van de aarde: een gemengd vooruitzicht
Wat betekent dit, gezien deze bevindingen, voor de overlevingskansen van de aarde als de zon overgaat in een rode reus? Hoewel de aarde ongetwijfeld veiliger is dan de reuzenplaneten die in het onderzoek zijn onderzocht en die veel dichter bij hun ster staan, benadrukken de onderzoekers dat hun waarnemingen alleen de beginfase van deze evolutie bestrijken – de eerste één tot twee miljoen jaar.
In tegenstelling tot de ontbrekende reuzenplaneten die in het onderzoek zijn waargenomen, zou de aarde zelf de rode reuzenfase van de zon kunnen overleven. De omstandigheden op aarde in deze periode zouden echter waarschijnlijk onhoudbaar zijn voor leven.
Het team streeft nu naar aanvullende gegevens om beter te begrijpen waarom sommige planeten worden geconsumeerd door oudere sterren, terwijl andere aan dit lot ontsnappen. Dit onderzoek zou cruciale inzichten kunnen verschaffen in de potentiële overleving van de aarde op de lange termijn en de uitdagingen waarmee zij te maken kan krijgen als onze eigen ster transformeert.
