Nieuwe gegevens van de James Webb Space Telescope (JWST) hebben een grimmig beeld gegeven van de harde realiteit van het leven rond rode dwergsterren. Door twee planeten ter grootte van de aarde in het TRAPPIST-1-systeem te observeren, hebben astronomen extreme temperatuurverschillen in kaart gebracht die erop wijzen dat deze werelden mogelijk van hun atmosfeer worden ontdaan, wat twijfel doet rijzen over hun potentieel om leven te herbergen.
Het TRAPPIST-1-laboratorium
Het TRAPPIST-1-systeem, gelegen op 38,8 lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Waterman, is een van de belangrijkste doelen in de moderne astronomie. Het beschikt over zeven rotsachtige planeten, waarvan de meeste qua grootte vergelijkbaar zijn met de aarde.
Omdat rode dwergen – sterren die kleiner en koeler zijn dan onze zon – meer dan 75% van de sterren in de Melkweg uitmaken, is het begrijpen van deze systemen van cruciaal belang. Als planeten ter grootte van de aarde die rond rode dwergen draaien, atmosferen en leven kunnen ondersteunen, neemt de statistische kans op het vinden van leven in het universum dramatisch toe.
Een verhaal van twee uitersten: zinderende dagen en bevroren nachten
Met behulp van de JWST om de lichtstroom te meten, analyseerden onderzoekers de twee binnenste planeten: TRAPPIST-1b en TRAPPIST-1c. De bevindingen brachten een enorme thermische ongelijkheid aan het licht tussen de zijkanten van de planeten die naar de ster gericht zijn en de zijkanten van de planeten die naar de ster gericht zijn:
- TRAPPIST-1b: De dagtemperaturen stijgen boven 200°C, terwijl de nachtzijde onder -200°C zakt.
- TRAPPIST-1c: De dagtemperaturen bereiken bijna 100°C, terwijl de nachttemperaturen dalen tot onder -200°C.
Dit extreme contrast is een belangrijke wetenschappelijke rode vlag. Op een planeet met een aanzienlijke atmosfeer zouden wind- en warmtecirculatie de energie van de dagzijde naar de nachtzijde verdelen, waardoor deze temperatuurpieken worden afgevlakt. De hier waargenomen ‘grote kloof’ suggereert dat deze planeten geen significante atmosfeer hebben om de warmte te herverdelen.
Waarom de atmosfeer verdween
De afwezigheid van lucht op deze werelden is waarschijnlijk te wijten aan twee primaire factoren die inherent zijn aan rode dwergsystemen:
- Stralingsbombardement: Rode dwergen zijn zeer actieve sterren. Ze zenden vaak intense ultraviolette straling en energetische deeltjesstromen uit die de atmosfeer van een planeet fysiek de ruimte in kunnen strippen.
- Getijdenvergrendeling: Omdat deze planeten zo dicht bij hun ster draaien, zijn ze waarschijnlijk ‘getijdenvergrendeling’. Dit betekent dat de ene kant altijd naar de ster is gericht (permanente dag) terwijl de andere kant altijd naar de ster is gericht (permanente nacht), waardoor een statische omgeving ontstaat waarin het leven moeilijk kan leven.
“Hoewel rode dwergsterren en hun planeten veel voorkomen in onze Melkweg, is hun bewoonbaarheid niet noodzakelijkerwijs gegarandeerd”, aldus het onderzoeksteam.
Verder kijken
Hoewel het nieuws voor de binnenste planeten somber is, betekent dit niet dat het hele TRAPPIST-1-systeem dood is. De onderzoekers trekken een parallel met ons eigen zonnestelsel: net zoals Mercurius een atmosfeer mist terwijl Aarde en Venus die wel behielden, kunnen de buitenplaneten van TRAPPIST-1 ver genoeg van de ster verwijderd zijn om hun atmosfeer te behouden.
Ten minste drie planeten in het systeem bevinden zich in de bewoonbare zone, waar de temperatuur theoretisch gezien vloeibaar water mogelijk zou kunnen maken. De volgende stap voor astronomen is om te bepalen of deze buitenwerelden erin geslaagd zijn hun lucht vast te houden ondanks de vluchtige aard van hun gastster.
Conclusie
De waarnemingen van TRAPPIST-1b en 1c bevestigen dat intense stellaire straling planeten ter grootte van de aarde van hun atmosfeer kan ontdoen, waardoor onbewoonbare werelden met extreme temperatuurschommelingen ontstaan. De zoektocht naar de buitenste planeten in het systeem gaat echter door, die wellicht nog de geheimen van de bewoonbaarheid van de planeet bevatten.
