Botsing van planeten onthult turbulent verleden van onze dichtstbijzijnde buurster
Op maar zes lichtjaar afstand staat Barnard's Star, de dichtstbijzijnde losse ster bij onze zon. Reis je er met het snelste ruimtevaartuig ooit gebouwd naartoe, dan doe je er nog altijd tienduizenden jaren over. Toch weten we inmiddels dat er vier piepkleine planeten om deze ster draaien, allemaal lichter dan de aarde. En die planeten vertonen een merkwaardig patroon dat astronomen nu proberen te verklaren.
De vier planeten staan niet zomaar willekeurig op hun banen. Normaal gesproken raken planeten die dicht bij elkaar ontstaan in een soort ritmisch patroon, een resonantie: de ene planeet doet bijvoorbeeld precies twee rondjes terwijl de andere er drie doet, keer op keer in dezelfde verhouding. Bij Barnard's Star zie je sporen van zo'n patroon, maar het klopt niet helemaal meer. Wetenschappers noemen dit een "gebroken resonante keten": het ritme is op een bepaald moment verstoord geraakt.
Een planeet die verdween
Een onderzoeksteam kwam met een opvallende verklaring. Mogelijk bevatte het systeem ooit een vijfde planeet, die is verdwenen doordat hij botste met zijn buur en ermee samensmolt. Die botsing zou de planeet hebben gevormd die we nu "planeet c" noemen, en zou tegelijk verklaren waarom het ritmische patroon van de andere planeten is verstoord.
De onderzoekers onderzochten twee manieren waarop zo'n botsing kan zijn ontstaan. Bij de eerste route zorgden getijdenkrachten van de ster, over een lange periode, voor een langzame verschuiving van de planetenbanen. Bij de tweede route gebeurde dit veel sneller, nog tijdens de vroege vorming van het systeem, doordat de twee buitenste planeten elkaar via de schijf van gas en stof rond de jonge ster uit elkaar duwden. Beide routes kunnen volgens de berekeningen leiden tot de botsing die nodig is om de huidige planetenconfiguratie te verklaren.
Om te checken of dit scenario aannemelijk is, keken de onderzoekers ook naar andere planetenstelsels. Ze vonden veertien compacte systemen met vier planeten die een vergelijkbaar "gebroken" patroon vertonen als bij Barnard's Star. Bij tien van die veertien systemen is het telkens de derde planeet die het ritme verbreekt, net als bij Barnard's Star. Dat maakt de tweede route, waarbij de verstoring vroeg en snel gebeurde, extra aannemelijk.
Wat betekent dit (nog) niet: dit is een theoretische reconstructie, gebaseerd op computersimulaties van hoe het systeem zich kan hebben ontwikkeld. Er is geen direct bewijs gevonden van een vijfde, verdwenen planeet of van een daadwerkelijke botsing. Het onderzoek laat zien welke scenario's wiskundig kunnen kloppen, niet welk scenario daadwerkelijk heeft plaatsgevonden. Vervolgonderzoek, bijvoorbeeld naar de precieze samenstelling van de huidige planeten, kan dit mogelijk verder bevestigen of juist weerleggen.
Waarom is dit interessant? Het laat zien dat planetenstelsels niet statisch zijn: ze botsen, schuiven en veranderen soms drastisch na hun ontstaan. Omdat Barnard's Star zo dichtbij staat, kunnen we dit systeem relatief goed bestuderen. Dat maakt het een soort laboratorium om te begrijpen hoe planetenstelsels, misschien ook ons eigen zonnestelsel ooit, zich in de loop van miljarden jaren kunnen ontwikkelen.
Bron: Breaking the Chain: The Dynamical History of the Barnard's Star Planetary System