We hebben momenteel 867 verschillende exoplaneten gevonden, maar we moeten nog zeker bepalen of een van die havens leven. Hoewel zuurstof in het heelal relatief veel voorkomt, kan het vinden in de atmosfeer van een verre planeet wijzen op de bewoonbaarheid omdat de aanwezigheid ervan - in grote hoeveelheden - de waarschijnlijke aanwezigheid van leven zou signaleren.
Maar waar moet je eerst kijken? Uit een nieuwe studie blijkt dat we veel gemakkelijker zuurstof kunnen detecteren in de atmosfeer van een bewoonbare planeet die om een witte dwerg draait - een ster die bezig is te sterven - dan voor een aarde-achtige planeet die in een baan om een zonachtige ster draait.
"In de zoektocht naar buitenaardse biologische handtekeningen zouden de eerste sterren die we bestuderen witte dwergen moeten zijn", zegt Avi Loeb, theoreticus bij het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) en directeur van het Institute for Theory and Computation.
Loeb en zijn collega Dan Maoz van de universiteit van Tel Aviv schatten dat een onderzoek van de 500 dichtstbijzijnde witte dwergen een of meer bewoonbare aardes zou kunnen spotten.
Een witte dwerg is wat sterren zoals de zon worden nadat ze hun nucleaire brandstof hebben uitgeput. Het blaast zijn buitenste lagen af en laat een hete kern achter die ongeveer zo groot kan zijn als de aarde. Het koelt langzaam af en vervaagt in de loop van de tijd, maar het kan de warmte lang genoeg vasthouden om een nabije wereld miljarden jaren lang te verwarmen.
Op dit moment draaien de meeste planeten die we hebben gevonden in een baan dicht bij hun moederster, aangezien astronomen planeten vinden die astrometrie gebruiken door de zwaartekracht van de planeet op de ster, waardoor deze heel licht wiebelt. Enorme planeten dicht bij de ster hebben het grootste effect en zijn dus het gemakkelijkst te detecteren.
Met behulp van de fotometrie zien astronomen een dip in de hoeveelheid licht die een ster afgeeft wanneer een planeet voor de ster langs komt. Aangezien een witte dwerg ongeveer even groot is als de aarde, zou een planeet ter grootte van een aarde een groot deel van zijn licht blokkeren en een duidelijk signaal creëren. Fotometrie, of de transportmethode, is de beste manier gebleken om exoplaneten te vinden.
Een witte dwerg is veel kleiner en zwakker dan de zon, en een planeet zou veel dichterbij moeten zijn om met vloeibaar water op het oppervlak bewoonbaar te zijn, dus dat zou de planeten rond een witte dwergster gemakkelijker moeten kunnen detecteren. Een bewoonbare planeet zou om de 10 uur om de miljoen mijl rond de witte dwerg cirkelen.
Wat nog belangrijker is, we kunnen alleen de atmosfeer van doortrekkende planeten bestuderen. Wanneer het licht van de witte dwerg door de ring van lucht schijnt die de afgetekende schijf van de planeet omringt, absorbeert de atmosfeer wat sterrenlicht. Dit laat chemische vingerafdrukken achter die laten zien of die lucht waterdamp bevat, of zelfs handtekeningen van leven, zoals zuurstof.
Maar er is een waarschuwing: voordat een ster een witte dwerg wordt, zwelt hij op tot een rode reus, die alle planeten in de buurt overspoelt en vernietigt. Daarom zou een planeet in de bewoonbare zone moeten aankomen nadat de ster zich tot een witte dwerg had ontwikkeld. Ofwel zou het vanuit een verder verwijderde baan naar de ster migreren, ofwel zou het een nieuwe planeet zijn die is gevormd uit overgebleven stof en gas.
We moeten echter nog een exoplaneet rond een witte dwerg vinden, hoewel Loeb en Moaz zeggen dat de overvloed aan zware elementen op het oppervlak van witte dwergen suggereert dat een aanzienlijk deel van hen rotsachtige planeten heeft.
We hebben een beter oog in de lucht nodig om planeten rond witte dwergen te vinden, zeggen Loeb en Maoz, en de James Webb Space Telescope (JWST), die naar verwachting tegen het einde van dit decennium wordt gelanceerd, belooft de gassen van deze buitenaardse werelden op te snuiven .
Loeb en Maoz creëerden een synthetisch spectrum en repliceerden wat JWST zou zien als het een bewoonbare planeet zou onderzoeken die om een witte dwerg draait. Ze ontdekten dat zowel zuurstof als waterdamp detecteerbaar zouden zijn met slechts een paar uur totale observatietijd.
"JWST biedt de beste hoop om in de nabije toekomst een bewoonde planeet te vinden", aldus Maoz.
Recent onderzoek door CfA-astronomen Courtney Dressing en David Charbonneau toonde aan dat de dichtstbijzijnde bewoonbare planeet waarschijnlijk om een rode dwergster draait (een koele ster met een lage massa die kernfusie ondergaat). Aangezien een rode dwerg, hoewel kleiner en zwakker dan de zon, veel groter en helderder is dan een witte dwerg, zou zijn verblinding het zwakke signaal van de atmosfeer van een baan om de aarde overweldigen. JWST zou honderden uren transits moeten observeren om de compositie van de atmosfeer te kunnen analyseren.
"Hoewel de dichtstbijzijnde bewoonbare planeet om een rode dwergster zou kunnen draaien, kan de dichtstbijzijnde die we gemakkelijk kunnen bewijzen levensdragend om een witte dwerg te draaien," zei Loeb.
Lees hun paper hier.
Bron: CfA
