M-dwergen kunnen de beste – of slechtste – buitenaardse woningen zijn
In de zoektocht naar bewoonbare werelden buiten ons zonnestelsel liggen de grootste en heetste kansen misschien wel bij de kleinste en koelste sterren. Deze sterren, die M-dwergen worden genoemd, hebben slechts een fractie van de massa en de lichtkracht van de zon, maar zijn meer dan tien keer zo talrijk. Planeten die rond een M-dwerg cirkelen moeten in een nauwe baan om de ster draaien om warm genoeg te zijn voor leven, zoals kampeerders die rond een klein vuurtje kruipen. Deze nabijheid maakt het voor planetenjagers relatief gemakkelijk om ze te vinden, en het grote aantal M-dwergen betekent dat er genoeg in de buurt zijn om te onderzoeken.
Astronomen maken zich nu op voor zo’n verkenningstocht. Meerdere onafhankelijke projecten houden nabije M-dwergen al in de gaten, en er wordt gewerkt aan een groot aantal nieuwe telescopen en satellieten om planeten te spotten die om M-dwergen heen draaien, waaronder NASA’s Transiting Exoplanet Survey Satellite (die in 2017 zal worden gelanceerd). Door deze inspanningen is de nakende ontdekking van potentieel bewoonbare M-dwergplaneten een bijna zekere zaak. Of al die hemellichamen ook daadwerkelijk bewoonbaar zullen blijken te zijn, is echter veel minder duidelijk: dezelfde zonnige eigenschappen die het zo makkelijk maken om veelbelovende M-dwergplaneten te vinden, kunnen ook de mogelijkheid voor leven op die werelden uitsluiten.
3 Redenen waarom M-dwergplaneten makkelijk te vinden zijn, maar moeilijk voor leven
Wobbels en getijden Astronomen vinden sommige planeten door te zoeken naar wiebelende sterren, een periodieke heen-en-weer beweging die wordt veroorzaakt door de zwaartekracht van ongeziene werelden. Een planeet ter grootte van de aarde in een bewoonbare baan rond een M-dwerg zou zijn beweging door de ruimte met een detecteerbare meter per seconde verplaatsen, en de wiebel zou elke paar weken of maanden terugkomen – veel vaker dan de bijna niet waarneembare wiebel van de zon. Maar op zo’n korte afstand zouden getijdenkrachten energie kunnen onttrekken aan de draaiing van de planeet, waardoor deze slechts één keer per baan zou draaien en altijd hetzelfde halfrond aan de ster zou tonen, net zoals de maan dat aan de aarde doet. In het ergste geval kan het water en de lucht van zo’n planeet bevriezen en zich ophopen tot een gigantische ijskap aan de koude nachtkant, waardoor het oppervlak onbewoonbaar wordt.
Schaduwen en fakkels Een andere manier om planeten te lokaliseren is te kijken naar de schaduwen van transiterende werelden, planeten die vanaf de aarde gezien hun ster gedeeltelijk verduisteren. Door hun korte omloopbanen houden M-dwergplaneten een groter deel van het sterlicht tegen dan wanneer ze om grotere sterren zouden draaien, waardoor hun schaduwen beter te zien zijn. Er is echter een keerzijde voor potentieel leven. M-dwergen zijn veel minder helder dan zonachtige sterren en veel veranderlijker, ze verduisteren en verhelderen dramatisch door stervlekken en stellaire vlammen, waardoor planeten in röntgen- en ultraviolette straling terechtkomen. Zulke onvoorspelbare straling kan een ravage aanrichten in het klimaat en de biosfeer. En als een anders bewoonbare planeet vlak naast een onstuimige M-dwerg staat, kan haar atmosfeer door krachtige vlammen worden uitgehold.
Lange levens en onrustige jongeren Een van de redenen waarom M-dwergen zo talrijk zijn, is dat ze gewoon langer leven dan andere sterren – hun aantal neemt in de loop der tijd toe omdat ze door hun geringe afmetingen hun nucleaire brandstof langzaam en efficiënt kunnen verbranden. Maar deze lange levensduur komt pas na een onrustige jeugd. Enigszins contra-intuïtief kunnen M-dwergen er door hun kleine afmetingen en zwakkere zwaartekracht langer over doen om te ontstaan dan veel grotere sterren. Ze kunnen honderden miljoenen jaren als protoster doorbrengen en langzaam ontstaan uit ineenstortende gaswolken. Planeten kunnen zich echter in slechts enkele tientallen miljoenen jaren rond zo’n protoster vormen. In de tussenliggende tijd zouden deze werelden broeien in het licht en de hitte van de protoster, en mogelijk het meeste van hun levenskrachtige water wegkoken voordat de M-dwerg volledig was gevormd.