Gezocht: een tweede planeet zoals de aarde

De zoektocht naar planeten buiten het zonnestelsel gaat onverminderd voort. Onlangs lanceerde de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA een nieuwe ruimtetelescoop, de TESS. Om antwoord te vinden op de ultieme vraag: is er elders in het heelal leven?

Verre, vreemde werelden spreken tot de verbeelding. Niet alleen vandaag de dag. Al in de oudheid speculeerden geleerden als de Griekse wijsgeer Epicurus (341-270 v. Chr.) al over het bestaan van oneindig veel werelden naast de onze. De Italiaanse filosoof Giordano Bruno (1548-1600), die vanwege ketterse denkbeelden op de brandstapel terechtkwam, was een van de eersten die inzagen dat sterren een soort zonnen zijn waaromheen planeten draaien (zie ”Bruno op de brandstapel”).

De eerste ontdekking van een planeet buiten het zonnestelsel stamt uit 1855. Maar wetenschappers leverden pas in 1992 het eerste harde bewijs dat er planeten om sterren draaien. Dat komt doordat deze zogeheten exoplaneten vrijwel onzichtbaar zijn. Ze stralen zelf geen licht uit en weerkaatsen nauwelijks licht. Bovendien staan ze heel dicht bij sterren die ontzettend fel licht uitzenden. „Probeer maar eens van kilometers afstand met een verrekijker een vuurvliegje te onderscheiden naast het verblindende schijnsel van een vuurtoren. Gekkenwerk”, schrijft redacteur Joris Janssen in zijn boek ”Exoplaneten”.

Rondgesjord

Voorheen maakten astronomen vooral gebruik van de zogeheten dopplermethode om exoplaneten te traceren. „Op die manier kijk je hoe de ster in het rond wordt gesjord door de zwaartekracht van de planeten die eromheen bewegen”, legt wetenschapsjournalist Jean-Paul Keulen uit in zijn boek ”Verstoppertje spelen met aliens”. „Beweegt hij naar ons toe of van ons af, dan kunnen we dat zien: de golflengten van het licht worden dan korter of langer. Je kunt dat vergelijken met wat er gebeurt als er een ambulance voorbijscheurt. Als hij naar je toe komt, wordt het sireneluid hoger; als hij van je af rijdt wordt het lager.”

Met de dopplermethode ontdekten astronomen heel wat grote, Jupiterachtige gasreuzen bij verre sterren. Tegenwoordig is de zogeheten transit- of overgangsmethode populairder, omdat ze hiermee ook aardachtige exoplaneten kunnen waarnemen. Met telescopen proberen astronomen een regelmatige dip in de helderheid van sterren waar te nemen. Die kan wijzen op de aanwezigheid van één of meer exoplaneten (Zie ook ”Sterren stimuleren fantasie”).

Begin dit jaar stond de teller op ongeveer 3600 exoplaneten. Daaronder zijn harde, aardachtige planeten, maar ook gasreuzen tot ruim twee keer zo groot als Jupiter. Ruimtetelescopen leveren hieraan een forse bijdrage. De Kepler-ruimtetelescoop –gelanceerd in 2009– heeft in zijn eentje al ruim 5000 kandidaat-exoplaneten ontdekt. Daarvan zijn er 2650 bevestigd. De TESS-ruimtetelescoop –van Transiting Exoplanet Survey Satellite– die in april werd gelanceerd, zal zijn lenzen richten op zo’n 200.000 van de helderste sterren. Naar verwachting zal TESS 20.000 exoplaneten aantreffen rond deze sterren, waarvan zo’n 500 aardachtige.

„Over een paar jaar zijn we in staat duidelijk zichtbare sterren aan te wijzen aan de nachthemel en weten we om welke van die sterren aardachtige werelden cirkelen”, aldus onderzoeker Justin Crepp tijdens de persconferentie van NASA bij de lancering van TESS.

Spannend

De ruimtevaartorganisaties spenderen niet zomaar honderden miljoenen dollars aan de zoektocht naar aardachtige exoplaneten. „Achter de zoektocht naar werelden buiten het zonnestelsel schuilt een van de spannendste vragen die je als aardbewoner kunt stellen: zijn we alleen? Het vinden van buitenaards leven zou zonder twijfel een van de spectaculairste en belangrijkste ontdekkingen ooit zijn”, meent Joris Janssen.

„In de praktijk zijn planeetonderzoekers niet veel met deze kwestie bezig. Dat neemt niet weg dat de vraag op de achtergrond wel degelijk een grote rol speelt. Zijn de onderzoekers niet stiekem toch gefascineerd door groene mannetjes op verre planeten?”

De temperatuur van het oppervlak van de gevonden exoplaneten varieert tussen de -220 en +7400 graden Celsius. Uit de waarnemingen met ruimtetelescoop Kepler concluderen wetenschappers dat de Melkweg mogelijk 2 miljard aardachtige exoplaneten telt, waar het niet te warm en niet te koud is, en waar vloeibaar water beschikbaar is. Dergelijke planeten bevinden zich in de zogeheten Goudlokjezone, de ”leefbare zone” rond de ster waar de temperatuur precies goed is voor de aanwezigheid van vloeibaar water.

„De gedachte dat buitenaards leven niet zonder vloeibaar water kan, is heel aannemelijk”, schrijft wetenschapsjournalist Keulen. „Het is namelijk essentieel voor het kopiëren van DNA-moleculen, de belangrijkste dragers van onze erfelijke informatie.”

Zonder de verborgen scheikundige processen in en rond het watermolecuul komt er van leven op aarde niets terecht, stelt Vincent Icke, hoogleraar theoretische astrofysica aan Universiteit Leiden, in zijn boek ”Reisbureau Einstein”. „Daaruit volgt geen natuurwet dat water nodig is voor leven in het heelal, maar voor zover wij weten heeft water geen concurrenten. De enige levensvorm die wij kennen, is geheel afhankelijk van water. En de regels van de scheikunde gelden overal in het heelal.”

Interactief

De planeten rond dwergster Trappist-1 waren de laatste exoplaneten die massaal het nieuws haalden. Niet in de laatste plaats omdat de wetenschappers er stromend water en dus de mogelijkheid van leven vermoedden. Op basis van waarnemingen met de ruimtetelescopen Kepler en Hubble heeft NASA interactieve simulaties samengesteld van het oppervlak van deze planeten.

Het is verbazingwekkend wat NASA met een beperkte hoeveelheid data heeft kunnen doen. Maar om leven op de Trappist-planeten aan te tonen of uit te sluiten, is nog heel wat meer onderzoek nodig.

Mogelijk kan de James Webb-ruimtetelescoop daar uitsluitsel over geven. Die zal op 30 maart 2021 worden gelanceerd en is in staat om de aanwezigheid van koolstofdioxide, waterdamp, methaan en andere moleculen vast te stellen op rotsachtige exoplaneten. Als James Webb deze stoffen meet, is dat voor de astronomen een aanwijzing dat er leven op zo’n planeet te vinden zou kunnen zijn.

Maar stel dat er op al die planeten geen spoor van leven is te bekennen; waartoe bestaan ze dan? De Bijbel zwijgt daarover niet: „De hemelen vertellen Gods eer, en het uitspansel verkondigt Zijner handen werk” (Psalm 19:1). Zo geeft het bestaan van al die exoplaneten aan nietige aardbewoners des te meer reden om Gods eeuwige kracht, wijsheid en goedheid in Zijn schepping te erkennen.

Serie Buitenaards leven

Astronomen voeren de zoektocht naar buitenaards leven op. Wat treffen ze aan? Dit is deel 1. Volgende week maandag deel 2: hoe groot is de kans dat buitenaards leven bestaat?

----

Bruno op de brandstapel

Giordano Bruno (1548-1600), een dominicaner monnik, schreef rond 1580 zijn wereldberoemde boek ”De l’Infinito, Universo e Mondi” (Over het oneindige, het heelal en de werelden). Daarin suggereerde hij dat sterren eigenlijk niets anders dan zonnen zijn, waaromheen planeten cirkelen. In een oneindig heelal zouden er oneindig veel werelden en oneindig veel intelligente wezens leven, meende de Italiaan.

Op religieus en filosofisch gebied was hij een aanhanger van het docetisme –de opvatting dat de Heere Jezus slechts een schijnlichaam bezat– en het pantheïsme – een levensbeschouwing die ervan uitgaat dat alles en iedereen goddelijk is, en dat een persoonlijke God niet bestaat.

Voor zijn afwijkende godsdienstige opvattingen werd hij in 1600 door de inquisitie in Rome tot de brandstapel veroordeeld – en dus niet voor zijn gedachten over exoplaneten, sterren en leven in het heelal, zoals vaak ten onrechte wordt aangenomen. De Amerikaan Rodney Stark, hoogleraar sociologie, concludeert in zijn boek ”For the Glory of God” (2003) dat Bruno op de brandstapel is gekomen „uitsluitend voor theologische –en niet voor wetenschappelijke– ketterij.”

----

Sterren stimuleren fantasie

Met ster KIC 8462852 is iets bijzonders aan de hand. De ster –ook wel Tabby’s ster genoemd naar de ontdekker, astronoom Tabetha Boyajian van de State University of Louisiana– vertoont dipjes in de sterkte van het uitgezonden licht. De afname is soms wel 22 procent.

Astronomen zien in een regelmatige afname en toename van het uitgestraalde licht gewoonlijk een aanwijzing dat er exoplaneten om de ster cirkelen. Bij Tabby’s ster zijn de dipjes echter willekeurig, zonder aanwijsbare regelmaat. Hoe komt dat?

In 2015 speculeerde astronoom Jason Wright van Penn State University (VS) dat een bouwwerk van buitenaardse wezens de oorzaak zou zijn; een zogeheten Dysonbol, die bestaat uit een complex van satellieten die energie opwekken met het licht van Tabby’s ster.

Uit verder onderzoek bleek in 2017 dat de objecten die het licht tegenhouden niet groter kunnen zijn dan 1 micrometer – een miljoenste van een meter. In dat geval zouden wolken van doorzichtig stof en gas de onregelmatige afname in helderheid van Tabby’s ster verklaren. Weer anderen denken eerder aan exokometen in plaats van stof. Ontdekker Boyajian opperde een laatste mogelijkheid: de ster zou uit zichzelf nu eens zwakker en dan weer sterker licht uitstralen.

----

Mede n.a.v.

”Reisbureau Einstein. Over buitenaardse buren”, door Vincent Icke; uitg. Prometeus, Amsterdam 2017, ISBN 9789044633498, 254 pag., € 19,99

”Exoplaneten. De zoektocht naar nieuwe werelden”, door Joris Janssen; uitg. Veen Media, Utrecht 2018, ISBN 9789085716051, 96 pag., € 10,00

”Verstoppertje spelen met aliens. Hoe vind je een buitenaardse beschaving die niets van zich laat horen?”, door Jean-Paul Keulen; uitg. Unieboek/Het Spectrum, Houten 2017, ISBN 9789000358724, 174 pag., € 9,99.