Sinds astronomen de eerste exoplaneet in 1995 bevestigden, hebben ze bijna 3.900 verre werelden ontdekt, met duizenden die nog op analyse wachten. Die planeten zijn er in alle soorten en maten: er zijn er die gezwollen zijn om groter te zijn dan Jupiter en planeten die zo heet zijn dat ze luchten hebben gemaakt van verdampt metaal die regen lava. Sommige hebben de juiste maat en temperatuur om vloeibaar water en mogelijk leven te herbergen en een kan mogelijk gemaakt worden meestal van diamant.
Nu, zo meldt Jeremy Rehm bij Science News, kunnen we nog een vreemde ruimte aan de lijst toevoegen - een planeet die wordt geproduceerd door een enorme botsing van twee planeten, waardoor een hemellichaam ontstaat dat in wezen een grote bal van metaal is met een rotsachtige korst.
De planeet is een van de vier exoplaneten die in 2014 in een baan rond een ster met de naam Kepler 107 zijn ontdekt, op ongeveer 1.670 lichtjaar afstand. Toen onderzoekers besloten de grootte en massa van de planeten te berekenen, ontdekten ze iets ongewoons. Hoewel de twee binnenste planeten, Kepler 107b en Kepler 107c, ongeveer even groot zijn - ongeveer 1, 5 keer zo groot als de aarde - zijn hun massa's heel verschillend: Kepler 107c is drie keer zo dicht als zijn zusterplaneet en 10 keer zo dicht als aarde .
Bovendien passen de Kepler-tweelingen niet in het normale patroon van planeetvorming. Meestal is er tijdens de eerste jaren van een zonnestelsel een accretieschijf gemaakt van gas en stof die rond een ster draait en planeten condenseren van dat materiaal. Dichtere, rockere planeten cirkelen dichter bij hun sterren, omdat ze zijn gemaakt van zwaardere elementen, terwijl minder dichte planeten verder weg cirkelen. Dat komt omdat deze lichtgewicht planeten meestal zijn gemaakt van elementen, zoals waterstof en helium, die door zonnewinden zouden worden gestript als ze dichter bij de ster waren. Maar Kepler 107c overtreedt die regel en draait verder dan zijn lichtere zusterplaneet, Kepler 107b.
"Het is verder van zijn ster [dan Kepler 107b], maar het is meer massief, " vertelt Eric Lopez, een astrofysicus bij Goddard Space Flight Center van NASA aan Rehm. "Het is een beetje raar."
Dus wat maakte Kepler 107c zo'n metalen kop en waarom lijkt het niet in orde? Om deze vraag te onderzoeken, verzamelde een internationaal team van onderzoekers meer dan 100 spectroscopische metingen van de planeten rond Kepler 107 met behulp van de nationale Galileo-telescoop op de Canarische eilanden en voerden de gegevens vervolgens in computersimulaties in, rapporteerden Helen Briggs en Paul Rincon bij de BBC.
Ze kwamen tot verschillende mogelijkheden die verklaren waarom Kepler 107c zo dicht is maar verder van zijn ster ligt, die in een krant in het tijdschrift Nature Astronomy worden verkend. Om te beginnen kan het zijn dat het zich dichter bij de zon vormde en vervolgens afdreef. Het is ook mogelijk dat een bombardement van kleinere objecten een grotere, eerdere versie van Kepler 107c trof en het grootste deel van zijn rotsachtige buitenschil wegstreepte, waardoor de dichte metalen kern van de planeet achterbleef. Maar het meest overtuigende scenario is een botsing tussen twee werelden.
Als twee rotsachtige planeten - elk met ongeveer 10 keer de massa van de aarde en elk met een ijzeren kern die ongeveer 30 procent van zijn massa uitmaakte - met hoge snelheid op elkaar botsten, zou het het meeste van het rotsachtige materiaal kunnen wegscheuren of verdampen en produceer een op zichzelf staande planeet met een oversized ijzeren kern. Terwijl andere scenario's mogelijk zijn, is de botsingstheorie het idee dat de gegevens het beste verklaart.
Hoewel wordt aangenomen dat mega-effecten tussen planeten en protoplaneten vrijwel overal in het universum gebeuren, hebben astronomen nooit de gebeurtenis meegemaakt of bewijs van het fenomeen buiten ons zonnestelsel gevonden. Als Kepler 107c door een botsing werd gecreëerd, zou het ons kunnen helpen meer te begrijpen over planetaire formatie.
"Er wordt gedacht dat gigantische impacten een fundamentele rol hebben gespeeld bij het vormgeven van ons huidige zonnestelsel. De maan is waarschijnlijk het resultaat van een dergelijke impact, Mercury's hoge dichtheid kan dat ook zijn, en Pluto's grote satelliet Charon werd waarschijnlijk gevangen genomen na een gigantische impact, "Co-auteur Zoe Leinhardt van de Universiteit van Bristol zegt in een persbericht." Maar tot nu toe hadden we geen enkel bewijs gevonden van gigantische impacten in planetaire systemen buiten onze eigen. Als onze hypothese correct is, zou het verbinden het algemene model dat we hebben voor de vorming van ons zonnestelsel met een planetair systeem dat heel anders is dan het onze. "
Hoewel de hypothese fascinerend is, zal het moeilijk te bewijzen zijn. Cayman Unterborn, exogeoloog aan de Arizona State University, vertelt Rehm van Science News dat het een intrigerend idee is, maar het is niet echt mogelijk om gegevens over de mantel en kern van Kepler 107c te extrapoleren, gewoon vanuit zijn dichtheid. Er kunnen andere dingen in het spel zijn die we nog niet begrijpen.
"Met de dichtheid van een planeet, kun je zien of het rotsachtig is of waterig of gasachtig is", zegt hij. "Maar het is nogal moeilijk om te krijgen hoe groot de mantel is versus de kern, " hoewel hij hoopt dat de krant "een gezond debat op gang brengt over de oorsprong van planeten die een beetje raar zijn."
En het is waarschijnlijk dat astronomen binnenkort zullen zwemmen in gegevens over rare exoplaneten. Vorige maand brachten onderzoekers de eerste druppel gegevens uit van NASA's volgende generatie planeetjachtsatelliet TESS, die afgelopen zomer werd gelanceerd, en de dataset bevatte 200 potentiële nieuwe werelden, waaronder enkele die al zo vreemd lijken als Kepler 107c.
