Computersimulaties van de vorming van planeten die rond de bewoonbare zones van sterren met een lage massa, zoals Proxima Centauri, door astrofysici van de Universiteit van Bern draaien, laten zien dat deze planeten waarschijnlijk ongeveer de grootte van de aarde hebben en grote hoeveelheden water bevatten.

In augustus 2016, de aankondiging van de ontdekking van een terrestrische exoplaneet in een baan rond de bewoonbare zone van Proxima Centauri prikkelde de verbeelding van experts en het grote publiek. Deze ster is de dichtstbijzijnde ster bij onze zon, hoewel het 10 keer minder massief en 500 keer minder lichtgevend is. Deze ontdekking, samen met de ontdekking in mei 2016 van een soortgelijke planeet in een baan rond een nog kleinere ster (Trappist-1), astronomen ervan overtuigd dat zulke rode dwergen (zoals deze lichte sterren worden genoemd) gastheren zouden kunnen zijn voor een grote populatie aardachtige planeten.

Hoe zouden deze objecten eruit kunnen zien? Waar zouden ze van gemaakt kunnen zijn? Yann Alibert en Willy Benz van het Zwitserse NCCR PlanetS en het Center of Space and Habitability (CSH) van de Universiteit van Bern voerden de eerste computersimulaties uit van de vorming van planeten die naar verwachting om sterren draaien die 10 keer minder zwaar zijn dan de zon.

"Onze modellen slagen erin planeten te reproduceren die qua massa en periode vergelijkbaar zijn met de planeten die recentelijk zijn waargenomen, " Alibert zegt over de resultaten van de studie, verschijnt als een brief in het tijdschrift Astronomie en astrofysica . "Interessant, we zien dat planeten in nauwe banen rond dit soort sterren van kleine afmetingen zijn. Typisch, ze variëren tussen 0,5 en 1,5 aardradii met een piek bij ongeveer 1,0 aardradius. Toekomstige ontdekkingen zullen uitwijzen of we gelijk hebben, ’ vult de onderzoeker aan.

IJs op de bodem van de mondiale oceaan

In aanvulling, de astrofysici bepaalden het watergehalte van de planeten die rond hun kleine gaststerren in de bewoonbare zone cirkelen. Ze ontdekten dat ongeveer 90 procent van de planeten meer dan 10 procent water herbergt. Ter vergelijking, de aarde heeft een fractie water van slechts ongeveer 0,02 procent. De situatie zou nog extremer kunnen zijn als de protoplanetaire schijven waarin deze planeten zich vormen langer aanhouden dan in de modellen wordt aangenomen. In elk geval, deze planeten zouden worden bedekt door zeer diepe oceanen op de bodem waarvan, onder enorme druk, water zou in de vorm van ijs zijn.

Water is nodig voor het leven zoals wij dat kennen. Dus zouden deze planeten bewoonbaar kunnen zijn? "Hoewel vloeibaar water over het algemeen als een essentieel ingrediënt wordt beschouwd, te veel van het goede kan slecht zijn, " zegt Willy Benz. In eerdere onderzoeken, de wetenschappers in Bern toonden aan dat te veel water de regulering van de oppervlaktetemperatuur kan belemmeren en het klimaat kan destabiliseren. "Maar dit is het geval voor de aarde; hier, we hebben te maken met aanzienlijk meer exotische planeten die mogelijk worden blootgesteld aan een veel hardere stralingsomgeving, en/of synchroon zijn, " hij voegt toe.

De groei van planetaire embryo's volgen

Om hun berekeningen te starten, beschouwden de wetenschappers een reeks van enkele honderden tot duizenden identieke, sterren met een lage massa, en rond elk van hen, een protoplanetaire schijf van stof en gas. Planeten worden gevormd door aanwas van dit materiaal. Alibert en Benz gingen er in het begin van uit dat er waren 10 planetaire embryo's in elke schijf met een initiële massa gelijk aan de massa van de maan. In een paar dagen computertijd voor elk systeem, het model berekende hoe deze willekeurig gelokaliseerde embryo's groeiden en migreerden. Wat voor soort planeten worden gevormd, hangt af van de structuur en evolutie van de protoplanetaire schijven.

"Bewoonbaar of niet, de studie van planeten die rond sterren met een zeer lage massa draaien, zal waarschijnlijk opwindende nieuwe resultaten opleveren, het verbeteren van onze kennis van planeetvorming, evolutie, en potentiële bewoonbaarheid, " vat Benz samen. Omdat deze sterren aanzienlijk minder lichtgevend zijn dan de zon, planeten kunnen veel dichter bij hun sterren staan ​​voordat de oppervlaktetemperatuur te hoog wordt om vloeibaar water te laten bestaan. Aangezien dit type ster ook de overgrote meerderheid van de sterren in de omgeving van de zon vertegenwoordigt en dat nabije planeten momenteel gemakkelijker te detecteren en te bestuderen zijn, het is gemakkelijk te begrijpen waarom het bestaan ​​van deze populatie van aardachtige planeten van belang is.