Het zijn misschien geen planeten.
Tenminste, niet zoals we dachten dat ze waren.
De James Webb-ruimtetelescoop heeft de lagen van het HR 8790-systeem verwijderd en iets rommeligs gevonden. Enorme werelden, vijf tot tien keer de massa van Jupiter, zweven daar in de kou.
De klassieke theorie zei dat dit niet zou mogen gebeuren.
Het formatiedebat
Hoe maak je een monster als Jupiter?
Er zijn twee kampen. De ene kant pleit voor kernaanwas: gesteente en ijs spatten weg en verzamelen stof in een schijf totdat de zwaartekracht sterk genoeg is om gas op te zuigen. Langzaam. Geleidelijk. Rommelig.
De andere kant gokt op zwaartekrachtinstabiliteit. Een deel van de schijf stort op zichzelf in. Snel. Chaotisch. Meer zoals hoe sterren worden geboren dan planeten.
Bruine dwergen vallen in het grijze gebied tussen de twee.
We noemen ze ‘mislukte sterren’. Ze zijn te licht om waterstoffusie te ontsteken, maar het zijn ook geen planeten. De lijn is altijd vaag geweest.
Het komt neer op massa. Sterren smelten waterstof samen. Bruine dwergen smelten deuterium (slechts voor een tijdje). Gasreuzen doen niets. Ze zitten daar maar en krijgen het koud.
Maar waar trek je precies de grens? 13 Jupiter-massa’s? 80?
Astronomen beweren dit al tientallen jaren.
De HR 8799-systemen braken hun modellen. De vier planeten draaien ver van hun ster, op 15 tot 70 maal de afstand aarde-zon. De kernaccretietheorie beweerde dat planeten zo ver weg niet zouden moeten ontstaan. Er was niet genoeg tijd. De gasschijf zou door de jonge ster zijn weggevaagd lang voordat dergelijke kolossen voldoende massa konden opbouwen.
Kijkend naar de Gunk
Dus ging het UC San Diego-team op zoek naar aanwijzingen in de atmosfeer.
Spectroscopie. Het licht analyseren.
Vóór Webb keken grondtelescopen naar water en koolmonoxide. Fijne markeringen, maar dubbelzinnige oorsprong. Je kunt niet zeggen of die moleculen samen met de planeet zijn gevormd of van elders zijn binnengekomen.
Het team wisselde van doel. Ze keken naar zwavel.
Zwavel is een vuurvast element. Het blijft stevig in het hete stof van de protoplanetaire schijf. Als de atmosfeer van een gasreus zwavel bevat, heeft die gasreus waarschijnlijk een vaste kern opgegeten. Het wijst regelrecht naar kernaanwas.
Niet zwaartekrachtinstorting.
Jean-Baptiste Ruffio van UC San Diego keek niet alleen; hij moest nieuwe analysemethoden bedenken. De planeten waren 10.000.000 zwakker dan hun gastheer. Het geluid was oorverdovend. Hij heeft het weggenomen.
Wat hebben ze gevonden?
Waterstofsulfide.
En veel zware elementen: koolstof, zuurstof, zwavel. Deze planeten zijn ‘verrijkt’. Ze bevatten meer metalen dan hun moederster. Zo werken sterren niet. Bruine dwergen, die net als sterren uit instortende wolken ontstaan, weerspiegelen meestal de chemische samenstelling van hun ouders. Deze objecten niet.
Ze bouwden zichzelf.
“De HR 8799 is waarschijnlijk op een vergelijkbare manier gevormd als Jupiter, ondanks dat hij vijf tot tien keer zo zwaar was.” – Jean-Baptiste Ruffia
Het plafond verbrijzelen
Oude schoolboeken worden verbrand.
Of in ieder geval zwaar herzien.
Quinn Konopacky, een astronomieprofessor die bij het onderzoek betrokken was, zei het botweg.
De oudere modellen? Verouderd.
We kijken naar nieuwe raamwerken waarin massieve planeten vaste kernen vormen die ongelooflijk ver van hun moederzon verwijderd zijn. Het verandert de geografie van planeetvorming volledig.
Dit is logisch als je bedenkt dat het HR 87-systeem nog maar 30 miljoen jaar jong is. Het is nog maar een baby vergeleken met ons 4,6 miljard jaar oude zonnestelsel. De warmte straalt nog steeds uit de formatie.
Maar er blijven vragen.
Want hier is de ongemakkelijke waarheid.
Dit zijn enorme dingen. De grootste exoplaneetkandidaten die we hebben, drijven in een vreemd niemandsland.
Wat is een planeet?
Kun jij 20 Jupiters zijn? 30?
Op een gegeven moment wordt de massa zo hoog dat het onderscheid tussen ‘planeet gevormd door aanwas’ en ‘mislukte ster gevormd door instorting’ verdwijnt. We weten nog niet waar die schakelaar omgaat.
De HR 87-systemen bewezen dat gigantische planeten kunnen ontstaan via kernaanwas in de donkere buitenwijken.
Dat laat de bovengrens wijd open.
We hebben één antwoord gevonden. Het riep alleen maar een grotere, stillere vraag op.
