In de atmosfeer van een stokoude, dode ster hebben astronomen de resten van aardachtige planeten ontdekt die lang voor onze planeet het levenslicht zag, al ten onder gingen.

Astronomen hebben de overblijfselen gevonden van een heuse slachtpartij in de ruimte. Het gaat om een zwakke witte dwergster, omringd door planetair puin. De onderzoekers vermoeden dat de ster en zijn planetaire brokstukken meer dan tien miljard jaar oud zijn. Daarmee is dit één van de oudste planetaire systemen die tot nu toe in de Melkweg is ontdekt.

Witte dwergster
Als een ster ouder wordt, valt de waterstoffusie in de kern van de ster stil en zwelt deze op. Dan ontstaat een rode reus. Wanneer de ster vervolgens zijn buitenste lagen gas en stof wegblaast, trekt de kern samen en blijft een witte dwerg over. De ster is aan het einde van zijn leven gekomen. De meeste sterren in het heelal, inclusief onze zon, zullen op een dag in een witte dwerg veranderen. Dit is zoals je je kunt voorstellen een vijandig proces, die grote invloed heeft op de planeten die rond zo’n ster cirkelen. De meeste planeten zullen naar de ster toegetrokken en opgeslokt worden.

Studie
In de nieuwe studie namen onderzoekers twee ongewone witte dwergen onder de loep. “Omdat 97 procent van de sterren uiteindelijk in een witte dwerg zal veranderen – en dit type ster dus alomtegenwoordig in het universum is -, is het heel belangrijk om er meer over te leren,” legt onderzoeker Abbigail Elms uit. De ene vreemde witte dwerg die de onderzoekers bestudeerden, blijkt opvallend blauw gekleurd, terwijl de ander de zwakste en de roodste is die tot nu toe in onze kosmische achtertuin is gevonden. Beide sterren blijken vervuild door planetair puin. Met behulp van spectroscopische en fotometrische gegevens, verzameld door krachtige telescopen, slaagden de onderzoekers erin de leeftijd van de witte dwergen te achterhalen. De ‘rode’ ster, die zich op 90 lichtjaar afstand bevindt, blijkt maar liefst 10,7 miljard jaar oud. Ongeveer 10,2 miljard jaar geleden veranderde hij in een witte dwerg. De ‘blauwe’ ster is slechts ietsje jonger.

Rode ster
Verdere analyse wijst uit dat de rode ster onder andere de alkalimetalen natrium, lithium en kalium herbergt. Dit maakt de stokoude ster de oudste met metaal vervuilde witte dwerg die tot nu toe is ontdekt. Daarnaast vermoeden de onderzoekers dat de planeten die eens rond deze ster cirkelden, zich bijzonder lang staande hebben weten te houden. Mogelijk werden de planeten pas laat in het transformatieproces van de ster vernietigd. De onderzoekers concluderen dat dit één van de oudste planetenstelsels is die ooit in onze Melkweg is ontdekt.

Blauwe ster
Ook de blauwe ster werd vergezeld door planeten. Deze ster blijkt na analyse vervuild te zijn met planetair puin dat een vergelijkbare samenstelling heeft als de continentale korst van de aarde. Het team concludeert dat de blauwe kleur van de ster mogelijk wordt veroorzaakt door zijn ongebruikelijke atmosfeer, die bestaat uit een mix van helium en waterstof.

Niet uniek
De vondst van deze met metaal vervuilde sterren laat zien dat de aarde niet uniek is: er bestaan andere planetenstelsels met planetaire hemellichamen die vergelijkbaar zijn met de aarde. “In deze studie hebben we oude, stellaire overblijfselen in de Melkweg gevonden die de resten van aardachtige planeten bevatten,” zegt Elms. “Het is verbazingwekkend om te bedenken dat dit zo’n tien miljard jaar geleden plaatsvond. Die planeten gingen vervolgens al ten onder lang voordat onze aarde het levenslicht zag.”

Mysterie
Astronomen kunnen door middel van analyse van de spectra van een ster bepalen hoe overvloedig bepaalde metalen in het oorspronkelijke planetaire lichaam aanwezig waren. Door die hoeveelheden vervolgens te vergelijken met planeten uit ons eigen zonnestelsel, kunnen wetenschappers een beeld schetsen van hoe die planeten eruit hebben gezien – voordat de ster stierf en in een witte dwerg veranderde. Maar in het geval van de rode ster blijkt dit bijzonder uitdagend. “De rode ster is een mysterie,” zegt Elms. “Het opgehoopte planetaire puin is rijk aan lithium en kalium en anders dan alles wat we in ons eigen zonnestelsel kennen. Het maakt ‘m tegelijkertijd een erg interessante en zeldzame witte dwerg, mede door zijn ultra-koele oppervlaktetemperatuur, zijn ouderdom en het feit dat hij magnetisch is.”

Hoewel de sterren nieuw inzicht verschaffen in witte dwergen, roepen ze ook weer nieuwe vragen op. “Toen deze oude sterren meer dan 10 miljard jaar geleden werden gevormd, was het universum een stuk minder metaalrijk dan nu,” zegt onderzoeker Pier-Emmanuel Tremblay. “Dat komt omdat metalen in geëvolueerde sterren en door gigantische stellaire explosies ontstaan. De twee bestudeerde witte dwergen bieden dan ook een opwindend venster om de vorming van planeten in een metaalarme en gasrijke omgeving te onderzoeken — een omgeving die sterk verschilt van de omstandigheden die heersten toen ons eigen zonnestelsel werd gevormd.”