Soms is het zichtbaar, soms niet: een kandidaat-planeet in het Alpha Centauri-stersysteem verwart astronomen

Goede sciencefictionfilms kenmerken zich door hun vooruitblikken op de realiteit. In James Camerons film "Avatar" uit 2009 leeft een mensachtige soort op de maan Pandora, die rond een gasplaneet in het Alpha Centauri-sterrenstelsel draait.

Er is nog geen maan ontdekt in Alpha Centauri. Maar de gasplaneet zou in ieder geval kunnen bestaan. Dit wordt in ieder geval gesuggereerd door waarnemingen van astronomen met de Very Large Telescope en de James Webb Space Telescope. De beelden tonen een object ter grootte van Jupiter in de leefbare zone van de ster Alpha Centauri A. In deze zone zou vloeibaar water kunnen bestaan, wat als een voorwaarde voor leven wordt beschouwd. Leven zou echter waarschijnlijker te vinden zijn op een planeet die lijkt op de aarde dan op een gasplaneet.

Tot nu toe hebben astronomen het alleen over een kandidaat-planeet. Als de ontdekking bevestigd kan worden, biedt dit een unieke kans om de planeet van een zonachtige ster te bestuderen die zich praktisch voor onze deur bevindt.

Het Alpha Centauri-stersysteem is slechts 4,3 lichtjaar van ons verwijderd. Daarmee is het het dichtstbijzijnde stersysteem vanaf de aarde. Het bestaat uit drie sterren die met het blote oog niet van elkaar te onderscheiden zijn. De twee zonachtige sterren, Alpha Centauri A en Alpha Centauri B, draaien om elkaar heen op een afstand die kleiner is dan die tussen de zon en Pluto. De derde ster in de groep is de dwergster Proxima Centauri, die op aanzienlijke afstand om zijn twee begeleidende sterren draait.

Proxima Centauri heeft naar verluidt minstens twee planeten. Eén daarvan is ongeveer even groot als de aarde en draait ook binnen de leefbare zone van zijn ster. Toch bestaan er ernstige twijfels of leven op deze planeet mogelijk is, zegt planetoloog Sascha Quanz van ETH Zürich. Dwergsterren zijn zeer variabel. Ze ervaren herhaaldelijk enorme stralingsuitbarstingen. Dit zijn geen ideale omstandigheden voor het ontstaan van leven.

Daarom zijn astronomen nu geïnteresseerd in de twee zonachtige sterren van Alpha Centauri. Het zoeken naar planeten daar is echter een uitdaging. De twee sterren draaien om elkaar heen en zijn daardoor constant in beweging. Het meten van de kleine snelheidsveranderingen die worden veroorzaakt door de zwaartekracht van een mogelijke planeet onder deze omstandigheden, is extreem moeilijk.

Een werkgroep, waaronder Quanz, koos daarom in 2019 voor een andere aanpak. Ze probeerden potentieel bewoonbare planeten in het Alpha Centauri-stersysteem direct in beeld te brengen. Hiervoor werd een instrument van de Very Large Telescope in Chili geüpgraded met financiering van Breakthrough Initiatives (een fonds dat programma's financiert voor de zoektocht naar intelligent leven).

De onderzoekers vonden inderdaad bewijs voor een mogelijke planeet die rond de hoofdster, Alpha Centauri A, draait. Ze konden echter niet uitsluiten dat dit slechts een artefact was van de data-analyse. Het verzoek om vervolgwaarnemingen werd helaas afgewezen door de Europese Zuidelijke Sterrenwacht, aldus Quanz.

Hier komt de James Webb-telescoop in beeld. Een van de instrumenten van de ruimtetelescoop werkt in het mid-infraroodbereik. In dit golflengtegebied is de stralingssterkte van Alpha Centauri A minder sterk dan in zichtbaar licht. Een mogelijke planeet zou daarom duidelijker van de ster moeten afsteken. Het instrument beschikt ook over een coronagraaf, die het felle licht van de ster gedeeltelijk kan blokkeren.

Een team onder leiding van Charles Beichman van NASA's Exoplanet Science Institute kreeg drie tijdvensters toegewezen om de ster met de James Webb-telescoop te observeren: in augustus 2024, februari 2025 en april 2025. De resultaten zijn raadselachtig. In augustus 2024 ontdekten de astronomen een vlek die ongeveer twee keer zo ver van Alpha Centauri A verwijderd was als de aarde van de zon. Nooit eerder was een exoplaneet zo dicht bij zijn ster gefotografeerd. De vlek was echter verdwenen tijdens de twee daaropvolgende observatiecampagnes.

Dit betekent niet per se dat de planeet niet bestaat. Als hij in een elliptische baan beweegt, kan hij herhaaldelijk zo dicht bij zijn moederster komen dat hij niet langer zichtbaar is. Deze verklaring wordt ondersteund door simulaties van miljoenen planetaire banen. Tweeënvijftig procent van de stabiele banen is compatibel met de waarnemingen in 2019 en augustus 2024, evenals met de niet-waarnemingen in februari en april 2025.

Dit is echter geen bewijs voor het bestaan van de planeet. "Alleen omdat er een plausibel scenario is dat alle waarnemingen verklaart, betekent nog niet dat het overeenkomt met de werkelijkheid", zegt Quanz. Daarom is het terecht om voorlopig over een kandidaat te praten.

Waar deze kandidaat werkelijk om draait, zou al in augustus volgend jaar duidelijk kunnen worden. Tegen die tijd zou de afstand tot de moederster groot genoeg moeten zijn om hem opnieuw in beeld te brengen met de James Webb-telescoop.

Als de vlek inderdaad een gasplaneet ter grootte van Jupiter zou zijn, zou dit paradoxaal genoeg de kans op het vinden van een potentieel bewoonbare planeet verkleinen. Een gasreus in de leefbare zone zou de banen van kleinere planeten aanzienlijk verstoren. Quanz stelt dat het twijfelachtig is of er onder deze omstandigheden stabiele banen voor een planeet zoals de aarde bestaan.

En dat brengt ons terug bij "Avatar". Misschien is de zoektocht naar een bewoonde maan in het Alpha Centauri-stersysteem veelbelovender dan de zoektocht naar een tweede Aarde.