De iconische tweelingzonsondergang van Tatooine uit Star Wars is niet alleen sciencefiction. Planeten die rond twee sterren draaien, zogenaamde circumbinaire planeten, bestaan wel in de Melkweg. Astronomen hebben echter veel minder gevonden dan verwacht, en een nieuwe studie suggereert dat Einsteins theorie van de algemene relativiteitstheorie de schuldige zou kunnen zijn.
De ontbrekende planeten: een statistische anomalie
Gegeven het feit dat grofweg 10% van de enkelvoudige stersystemen planeten herbergt, voorspelden wetenschappers een vergelijkbaar percentage voor de 3.000 bekende dubbelstersystemen in onze Melkweg. Dat zou ongeveer 300 omringende planeten betekenen. Toch zijn er slechts 14 bevestigd onder de ruim 6000 exoplaneten die tot nu toe zijn ontdekt. Deze discrepantie bracht onderzoekers in verwarring, wat hen ertoe aanzette de onderliggende fysica te onderzoeken.
De rol van de algemene relativiteitstheorie en orbitale chaos
Het nieuwe onderzoek, geleid door Mohammad Farhat van UC Berkeley, wijst op het chaotische samenspel van de zwaartekracht in binaire systemen. De twee sterren draaien elliptisch om elkaar heen, en elke planeet die gevangen zit in hun zwaartekrachtdans ervaart een langzame, spiraalvormige verschuiving in zijn baan – een proces dat precessie wordt genoemd.
Cruciaal is dat de sterren zelf ook precesseren als gevolg van de effecten van de algemene relativiteitstheorie. Naarmate de sterren in de loop van de tijd dichterbij komen, versnelt hun precessie, terwijl die van de planeet langzamer gaat. Wanneer deze snelheden op één lijn liggen, wordt de baan van de planeet gevaarlijk uitgerekt.
Destabilisatie en uitwerping
Deze resonantie zorgt voor extreme orbitale instabiliteit. Volgens het onderzoek draait de planeet naar binnen en wordt hij verscheurd door de sterren, of wordt hij volledig uit het systeem geslingerd. Dit effect is vooral uitgesproken in strakke binaire systemen, waar de sterren heel dichtbij elkaar cirkelen (perioden van een week of minder).
Waarom we ze misschien missen
De studie wijst ook op een mogelijke observationele bias. De huidige planeetjachtmissies zoals Kepler en TESS zijn het meest effectief in het vinden van planeten in strakke binaire systemen, juist die waar de instabiliteit het grootst is. Dit betekent dat het gebrek aan detecties misschien niet te wijten is aan daadwerkelijke schaarste, maar eerder aan het feit dat deze planeten een korte levensduur hebben of moeilijk te observeren zijn.
Uiteindelijk zou de Melkweg honderden of duizenden Tatooine-achtige werelden kunnen herbergen. De uitdaging is nu om onze zoekmethoden te verfijnen om ze te detecteren voordat de zwaartekracht ze uit elkaar scheurt of ze in de interstellaire ruimte gooit.
