Astronomen hebben voor het eerst bewijs ontdekt voor een reuzenplaneet die om een kleine, dode witte dwergster draait. En, verrassend genoeg, is de planeet ter grootte van Neptunus meer dan vier keer zo groot als de diameter van de ster ter grootte van de aarde waar hij omheen draait.

“Deze ster heeft een planeet die we niet rechtstreeks kunnen zien,” zei studie-auteur Boris Gänsicke van de Universiteit van Warwick in een persbericht. “Maar omdat de ster zo heet is, verdampt de planeet, en we detecteren de atmosfeer die hij verliest.” In feite stuurt de verzengende ster een stroom van verdampt materiaal van de planeet weg met een snelheid van zo’n 260 miljoen ton per dag.

De nieuwe ontdekking dient als het eerste bewijs van een reusachtige planeet die de overgang van een ster naar een witte dwerg overleeft. Het suggereert dat verdampende planeten rond dode sterren wel eens vaker zouden kunnen voorkomen in het heelal. En omdat onze zon, net als de meeste sterren, uiteindelijk ook zal evolueren tot een witte dwerg, zou de vondst zelfs licht kunnen werpen op het lot van ons zonnestelsel.

Een Onverwacht Paar

De witte dwerg in kwestie, die de naam WDJ0914+1914 heeft gekregen, bevindt zich op ongeveer 1500 lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Kreeft. Hoewel de witte dwerg geen kernfusie meer ondergaat zoals een normale ster, is hij door de aanhoudende hitte nog steeds 25.000 graden Celsius heet. Dat is zo’n vijf keer heter dan de zon.

Onderzoekers hadden de smeulende stellaire kern in eerste instantie gemarkeerd voor follow-up nadat ze door zo’n 7.000 witte dwergen waren gezift die waren geïdentificeerd door de Sloan Digital Sky Survey. Toen het team de unieke spectra van WDJ0914+1914 analyseerde, ontdekten ze de chemische vingerafdrukken van waterstof, wat enigszins ongebruikelijk is. Maar ze ontdekten ook tekenen van zuurstof en zwavel – elementen die ze nog nooit eerder in een witte dwerg hadden gezien.

“Het was een van die toevallige ontdekkingen,” zei Gänsicke in een persbericht van de European Southern Observatory (ESO). “We wisten dat er iets uitzonderlijks aan de hand moest zijn in dit systeem, en speculeerden dat het misschien te maken had met een soort planetair overblijfsel.”

Om beter te begrijpen wat er in het vreemde systeem gebeurde, gebruikte het team dus het X-shooter instrument op de Very Large Telescope van de ESO in Chili om vervolgwaarnemingen te doen. Op basis van de meer gedetailleerde blik leerden de onderzoekers dat de ongewone elementen waarvan zij dachten dat ze in de witte dwerg waren ingebed, in werkelijkheid afkomstig waren van een schijf van gas die rond de dode ster kolkte.

“In eerste instantie dachten we dat dit een dubbelster was met een accretieschijf gevormd door massa die tussen de twee sterren stroomde,” zei Gänsicke. “Onze waarnemingen tonen echter aan dat het om een enkele witte dwerg gaat met een schijf eromheen die ruwweg tien keer zo groot is als onze zon en die uitsluitend bestaat uit waterstof, zuurstof en zwavel. Zo’n systeem is nog nooit eerder gezien, en het was me meteen duidelijk dat dit een unieke ster was.”

Nadat ze zich realiseerden hoe ongewoon de witte dwerg eigenlijk was, verlegde het team hun aandacht naar het uitzoeken van wat in hemelsnaam zo’n systeem kon creëren.

“Het kostte een paar weken van heel hard denken om erachter te komen dat de enige manier om zo’n schijf te maken de verdamping van een reuzenplaneet is,” zei Matthias Schreiber, een astronoom aan de Universiteit van Valparaiso in Chili, die van vitaal belang was bij het bepalen van de vroegere en toekomstige evolutie van het bizarre systeem. Hun gedetailleerde analyse van de samenstelling van de schijf kwam overeen met wat astronomen zouden verwachten als de ingewanden van een ijsreus als Uranus en Neptunus in de ruimte zouden zijn verdampt.

Baseerd op Schreiber’s berekeningen, betekent de extreme temperatuur van de witte dwerg dat hij de nabije reuzenplaneet – die zich op 0,07 astronomische eenheid (AE) van de ster bevindt, waarbij 1 AE de afstand aarde-zon is – bombardeert met hoogenergetische fotonen. Hierdoor verliest de planeet zijn massa met een snelheid van meer dan 3000 ton per seconde.

Maar volgens het artikel, dat woensdag in Nature is gepubliceerd, “Als de witte dwerg verder afkoelt, zal het massaverlies geleidelijk afnemen en niet meer waarneembaar zijn in En tegen die tijd, voegt het artikel eraan toe, zal de reuzenplaneet slechts “een onbetekenende fractie van zijn totale massa” hebben verloren, of ongeveer 0.04 Neptunus massa’s.

Omdat de reuzenplaneet zich zo dicht bij de witte dwerg bevindt, zou hij volgens de onderzoekers vernietigd moeten zijn tijdens de rode-reuzenfase van de ster. Dat wil zeggen, tenzij hij naar binnen is gemigreerd nadat de ster was omgevormd tot een witte dwerg.

“Deze ontdekking is een grote vooruitgang omdat we de afgelopen twee decennia steeds meer bewijs hadden dat planetenstelsels overleven tot in het witte dwerg stadium,” zei Gänsicke. “We hebben veel asteroïden, kometen en andere kleine planetaire objecten gezien die op witte dwergen botsten, en om deze gebeurtenissen te verklaren zijn grotere lichamen met een grotere massa nodig die verder weg liggen. Het hebben van bewijs voor een werkelijke planeet die zelf naar binnen is gestrooid, is een belangrijke stap.”

Het uiteindelijke lot van ons zonnestelsel

In 5 miljard jaar, wanneer de zon door de laatste waterstof in haar kern brandt, zal zij overgaan tot het smelten van concentrische schillen van waterstof rond haar nu-inerte kern. Dit onstabiele proces zal de zon doen uitgroeien tot een rode reus, wat betekent dat zij Mercurius, Venus en waarschijnlijk ook de Aarde zal verzwelgen. Uiteindelijk zal ze haar buitenste lagen de ruimte in werpen. En als dat gebeurt, ziet een buitenaardse astronoom een prachtige planetaire nevel rond de uitgebrande, ongelooflijk hete kern van de zon – bekend als een witte dwerg.

In een begeleidend artikel dat ook woensdag in Astrophysical Journal Letters is gepubliceerd, onderzoeken Schreiber en Gänsicke dit scenario, waarbij ze in detail beschrijven hoe de toekomstige witte dwergzon, net als WDJ0914+1914, de reuzenplaneten van ons zonnestelsel zou moeten verdampen.”

“In zekere zin,” zei Schreiber, “biedt WDJ0914+1914 ons een blik in de zeer verre toekomst van ons eigen zonnestelsel.”