In 2005 zag Warren Brown van het Smithsonian Astrophysical Observatory iets vrij ongewoons aan de hemel: een ster die met ongeveer 1, 5 miljoen mijl per uur uit de Melkweg reist. De vreemde ontdekking kon alleen worden verklaard door een nog vreemdere voorspelling, bijna twee decennia eerder gedaan door een astronoom genaamd JG Hills.
"Hij voorspelde dat als je twee sterren in een baan om elkaar heen hebt - een zogenaamd binair systeem - en ze te dicht bij het centrale zwarte gat in de Melkweg komen, ze uit elkaar worden gerukt, " zegt SAO-astrofysicus Avi Loeb. "Een van de sterren zal in een strakkere baan rond het zwarte gat gaan en de tweede zal uit de melkweg worden geslingerd."
Sinds de ontdekking van Brown in 2005 zijn ten minste 21 hypervelocity-sterren (zoals ze nu worden genoemd) waargenomen die ons melkwegstelsel verlaten. Maar pas onlangs keek iemand of er misschien hypervelocity planeten zijn. "Mijn medewerker Idan Ginsburg en ik hebben wat werk verricht aan hypervelocity stars, en op een gegeven moment was ik met hem aan het praten over misschien het onderzoeken van planeten, " zegt Loeb. "Op een dag, tijdens de lunch, klikte het: we zouden er eigenlijk een paper over kunnen schrijven, omdat er een methode is om ze te vinden."
Het concept van een kunstenaar van een weggelopen hypervelocity planeet. Afbeelding afkomstig van David Aguilar, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics
Loeb had zich gerealiseerd dat een planeet die rond een van deze hypervelocity-sterren draait, kon worden waargenomen met de zogenaamde transit-methode: wanneer een verre planeet kruist tussen zijn ster en onze telescoop, dimt het licht van de ster enigszins, wat de aanwezigheid van de planeet aangeeft. Maar eerst moesten hij en Ginsburg bepalen of deze planeten in theorie in de eerste plaats konden bestaan. Hun berekeningen, vorige week gepubliceerd in de maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society, gingen zelfs verder dan hij vermoedde.
Hypervelocity planeten kunnen inderdaad bestaan - en volgens de simulaties van het onderzoeksteam kunnen ze snelheden naderen tot 30 miljoen mijl per uur, waardoor ze enkele van de snelst bewegende objecten in het bekende universum zijn.
"We vroegen wat er zou gebeuren als er planeten rond hypervelocity sterren waren", zegt Loeb. "Dus we begonnen met een simulatie van een binair systeem, en sprenkelden vervolgens planeten rond elk van de sterren." de planeten zouden gebonden blijven aan een van de sterren, hetzij hen volgen op hun reis uit de Melkweg, of dieper in de diepten van het zwarte gat duiken. De meerderheid van de planeten zou echter weggegooid worden van hun oudersterren en nog sneller naar de randen van de Melkweg reizen.
"Hun snelheid kan oplopen tot tienduizenden kilometers per seconde - een paar procent van de snelheid van het licht, " zegt Loeb. "Als je je een beschaving voorstelt die op zo'n planeet leeft, zouden ze een geweldige reis hebben." De reis van het centrum van de melkweg naar de rand van het waarneembare universum zou volgens hem 10 miljard jaar duren.
Het potentiële bestaan van hypervelocity planeten is veel meer dan alleen maar nieuwsgierigheid, omdat het ons informatie zou geven over de omstandigheden nabij het centrum van de Melkweg, en of planeten zich daar zelfs kunnen vormen. "Het is een zeer ongewone omgeving, omdat de dichtheid van sterren daar meer dan een miljoen keer is dan de dichtheid in de buurt van de zon, " zegt Loeb. "Er is een zeer hoge temperatuur, en zo nu en dan wordt het zwarte gat in het midden gevoed met gas, dus het schijnt heel helder, wat in principe een systeem kan verstoren dat planeten probeert te maken." De berekeningen van zijn team toonden aan dat, als planeten zich inderdaad in dit gebied kunnen vormen, moeten ze waarneembaar zijn wanneer ze gebonden zijn aan hypervelocity sterren.
Geen van deze planeten is gespot, maar Loeb hoopt dat er enkele zullen worden gevonden in de komende jaren. Net zoals astronomen recent honderden hebben ontdekt van extrasolaire planeten die de doorvoermethode gebruiken als onderdeel van NASA's Kepler-missie, kunnen ze hypervelocity sterren op ongeveer dezelfde manier onderzoeken om deze weggelopen planeten te spotten. En als de dingen in hetzelfde tijdsbestek verlopen als de voorspelling van JG Hills uit 1988 voor hypervelocity stars, kan Loeb verwachten dat zijn voorspellingen binnen zijn leven worden bevestigd - ergens rond het jaar 2029.
