Een baanbrekende telling van vijfhonderd sterren, waaronder zeventig waarvan bekend is dat ze planeten bij zich hebben, heeft met succes het al lang bestaande ‘lithium-mysterie’, waargenomen in de zon, gekoppeld aan de aanwezigheid van planeetsystemen. Met behulp van ESO’s succesvolle HARPS-spectrograaf hebben astronomen ontdekt dat zonachtige sterren die planeten bij zich hebben hun lithium veel efficiënter hebben afgebroken dan sterren zonder planeten. Deze ontdekking werpt niet alleen licht op het gebrek aan lithium in onze ster, maar geeft astronomen ook een heel efficiënte manier om te zoeken naar sterren met planeetsystemen.
“Bijna tien jaar hebben we geprobeerd te ontdekken wat sterren met planetenstelsels onderscheidt van hun planeetloze verwanten,” zegt Garik Israelian, auteur van een paper die vandaag in Nature verschijnt. “ We hebben nu ontdekt dat de hoeveelheid lithium in zonachtige sterren afhangt van het feit of deze sterren planeten bij zich hebben.”
Al enkele decennia is waargenomen dat de zon, vergeleken met ander zonachtige sterren, een laag lithiumgehalte heeft en astronomen zijn nog niet in staat geweest om deze anomalie te verklaren. De ontdekking van een tendens onder sterren met planetenstelsels levert een natuurlijke verklaring voor dit al lang bestaande mysterie. “De oplossing van deze 60-jarige puzzel is voor ons nogal eenvoudig,” voegt Israelian toe. “De zon heeft een gebrek aan lithium omdat de zon planeten heeft.”
Deze conclusie is gebaseerd op de analyse van vijfhonderd sterren, waaronder zeventig sterren met planetenstelsels. De meeste van deze sterren zijn gedurende enkele jaren geobserveerd met ’s werelds belangrijkste exoplanetenjager, de HARPS-spectrograaf op de 3,6-meter telescoop van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht. “Dit is de best mogelijke steekproef om te begrijpen wat planeetdragende sterren uniek maakt,” zegt coauteur Michel Mayor.
De astronomen keken vooral naar zonachtige sterren, die ongeveer een kwart van de hele steekproef uitmaakten. Ze ontdekten dat de meerderheid van sterren met planetenstelsels minder dan één procent van de hoeveelheid lithium bevat dan de meeste andere sterren. “Net als onze zon zijn deze sterren erg efficiënt geweest in het vernietigen van het lithium dat ze bij hun geboorte hebben gekregen,” zegt teamlid Nuno Santos. “Met onze unieke steekproef kunnen we ook bewijzen dat de reden van deze lithiumreductie niet gerelateerd is aan andere eigenschappen van de ster, zoals bijvoorbeeld zijn leeftijd.”
In tegenstelling tot de meeste andere elementen die lichter zijn dan ijzer, worden de lichtere kernen van lithium, beryllium en borium niet in grote hoeveelheden geproduceerd in sterren. Men denkt dat lithium, dat uit slechts drie protonen en vier neutronen bestaat, voornamelijk geproduceerd werd net na de oerknal, 13,7 miljard jaar geleden. De meeste sterren zullen dus dezelfde hoeveelheid lithium hebben, tenzij dit element binnenin de ster is vernietigd.
Dit resultaat geeft de astronomen ook een nieuwe, rendabele manier om planeetsystemen te zoeken: door de hoeveelheid lithium te controleren die in een ster aanwezig is, kunnen astronomen beslissen welke sterren de moeite waard zijn om nader te bestuderen.
Nu er een verband is gevonden tussen de aanwezigheid van planeten en de opvallend lage hoeveelheden lithium, moeten de fysieke mechanismes erachter worden onderzocht. “Er zijn verschillende manieren waarop een planeet de interne bewegingen van materie in zijn moederster kan verstoren en daarbij de verschillende chemische elementen kan herverdelen, en mogelijk de vernietiging van lithium veroorzaakt. Het is nu aan de theoretici om uit te zoeken welke manier de meest waarschijnlijke is,” concludeert Mayor.
ESO
Astronomen koppelen ‘lithium-mysterie’ van de zon aan aanwezigheid planeten
