Draait er echt een planeet rond pulsar PSR 1829-10?

Vorige week werd er in de kranten en zelfs op het televisiejournaal enthousiast melding gemaakt van de 'eerste' en 'meest ondubbelzinnige' ontdekking van een planeet bij een andere ster. De ster, de in 1985 ontdekte pulsar PSR 1829-10, bevindt zich op een afstand van 30.000 lichtjaar van de aarde en de planeet zou hier in zes maanden in een vrijwel cirkelvormige baan ter grootte van die van Venus omheen bewegen. De massa van de planeet zou ongeveer tienmaal zo groot zijn als de massa van de aarde. Van een feit werd echter geen melding gemaakt: een pulsar is wel de allerlaatste ster waarbij men een planeet had verwacht en dat roept dus meteen allerlei vragen op.

Pulsars zijn sterretjes met een diameter van ongeveer 20 kilometer, waarin bijna anderhalf maal de hoeveelheid materie van de zon zit samengeperst. Dit is mogelijk doordat de materie van zo'n sterretje vrijwel uitsluitend uit neutronen bestaat, een van de twee bestanddelen van atoomkernen. Het sterretje ontstaat uit de kern van een zware ster (tot soms tientallen zonmassa's), die aan het einde van zijn bestaan instabiel wordt en gedeeltelijk explodeert en gedeeltelijk implodeert: een supernova. Het is niet duidelijk of de nu ontdekte planeet bij de vroegere ster of bij de latere pulsar is ontstaan. In beide gevallen levert zijn aanwezigheid echter grote problemen op.

Planetaire begeleiders bij andere sterren zijn niet direct te zien, doordat ze overstraald worden door het licht van die sterren. Hun eventuele aanwezigheid moet dus op een indirecte manier worden afgeleid, bijvoorbeeld door te kijken of er in de snelheid van de ster ten opzichte van de aarde een variatie zit. Dit zou betekenen dat de ster niet alleen door de ruimte reist, maar een begeleider heeft die hem wat heen en weer trekt. Met behulp van spectroscopische technieken heeft men zo aanwijzingen gekregen voor het bestaan van 'zware' begeleiders (massa groter dan die van Jupiter) bij een aantal sterren. Het is echter nog maar de vraag of dit ook werkelijk planetaire begeleiders zijn.

Radiosignalen

De onderhavige begeleider werd op een enigszins vergelijkbare manier ontdekt door drie astronomen van de universiteit van Manchester. Zij hadden van de pulsar PSR 1829-10 de radiosignalen geanalyseerd die in de afgelopen vijf jaar waren opgevangen met de grote radiotelescoop te Jodrell Bank. Deze signalen worden veroorzaakt doordat de pulsar zeer snel om zijn as draait en een bundel radiostraling uitzendt die periodiek langs de aarde zwiept (vergelijkbaar met een vuurtorenlicht).

Na het in rekening brengen van de geleidelijke afname van de pulsperiode door energieverlies en de periodieke variatie als gevolg van de beweging van de aarde om de zon, bleek er nog een periodieke verandering in de pulsperiode over te blijven. Drie maanden lang volgden de pulsen elkaar wat sneller op en vervolgens drie maanden lang wat langzamer. Dit leek te wijzen op de aanwezigheid van een begeleider, die in zes maanden om de pulsar draait en een Dopplerverschuiving in de aankomsttijden van de radiosignalen veroorzaakt. Geen enkele andere pulsar bleek zo'n periodieke variatie te vertonen, zodat het niet om het effect van een instrument kon gaan.

Niet bekend

Het grote probleem is de vrijwel cirkelvormige baan van de begeleider. De pulsar is kosmisch gesproken jong: hij ontstond slechts ruim een miljoen jaar geleden. Als de begeleider al voor het ontstaan van de pulsar aanwezig was, kan dit ontstaan niet op de thans bekende manier hebben plaatsgevonden. Door het grote massaverlies, de schokgolf en de straling tijdens de explosie van de oorspronkelijke ster zou de baan van de begeleider sterk zijn verstoord, of zou de begeleider zelfs de ruimte in geslingerd kunnen zijn. Het grote massaverlies zou op een 'rustige' manier moeten hebben plaatsgevonden, maar dan is het onwaarschijnlijk dat er een pulsar zou ontstaan.

Schijf

Een andere mogelijkheid is, dat de begeleider pas na de explosie van de oorspronkelijke ster ontstond. Dat zou dan gebeurd moeten zijn uit een schijf van materie die zich na de explosie rond de overblijvende pulsar vormde. De begeleider zou dan op ongeveer dezelfde manier zijn ontstaan als waarop de aarde (en de andere planeten) eertijds uit een oernevel rond de zon ontstonden. Rond de pulsar zouden zich in dat geval misschien nog meer planeten bevinden. Maar helaas zijn er momenteel geen aanwijzingen dat zich rond alleenstaande pulsars gas- of stofschijven vormen.

De astronomen noemen als alternatief nog de mogelijkheid dat de begeleider het overblijfsel is van een vroeger veel grotere ster die met de pulsar een dubbelster vormde. Door de felle straling van de pulsar zou het grootste deel van deze ster sindsdien zijn 'weggeblazen'. Enkele jaren geleden werden twee voorbeelden van zulke pulsars met een ster-restant ontdekt, maar die draaiden in een veel kleinere baan om elkaar heen. Bovendien blijkt de nu ontdekte begeleider ongeveer evenveel straling van de pulsar te ontvangen als de aarde van de zon ontvangt, en daarmee valt er niet veel weg te blazen.

Tenslotte is er altijd nog een kans dat er helemaal geen begeleider is en dat het gemeten effect ergens in de pulsar zelf ligt. Het pad van de speurtocht naar planeten bij andere sterren ligt bezaaid met 'detecties' die bij nauwkeuriger waarnemen toch niet bevestigd konden worden. Pas als de recente waarneming op de een of andere manier door andere, onafhankelijke waarnemingen wordt bevestigd, wordt het tijd om de fles te ontkurken. Maar dan zullen ook de theorieen over het ontstaan van planeten en van pulsars weer op de helling moeten.

De aanwijzingen voor het bestaan van een planetaire begeleider van pulsar PSR 1929-10. De stipjes in deze grafiek zijn de in vijf jaar waargenomen aankomsttijden van de pulsen, de erdoorheen getrokken golflijn de genterpoleerde (best passende) verzameling van alle mogelijke waarnemingen.

Als de lijn recht zou zijn, zou er geen aanleiding zijn het bestaan van een planeet te veronderstellen. De variatie in de aankomsttijden (elk berg en dal representeert ongeveer een jaar) zou kunnen wijzen op een begeleider die in circa zes maanden om de pulsar cirkelt.

tekening:

De aanwijzingen voor het bestaan van een planetaire begeleider van pulsar PSR 1929-10. De stipjes in deze grafiek zijn de in vijf jaar waargenomen aankomsttijden van de pulsen, de erdoorheen getrokken golflijn de genterpoleerde (best passende) verzameling van alle mogelijke waarnemingen.

Als de lijn recht zou zijn, zou er geen aanleiding zijn het bestaan van een planeet te veronderstellen. De variatie in de aankomsttijden (elk berg en dal representeert ongeveer een jaar) zou kunnen wijzen op een begeleider die in circa zes maanden om de pulsar cirkelt.