De rotsachtige planeet op 12,5 lichtjaar afstand, vergelijkbaar met de aarde, blijft onduidelijk over zijn atmosfeer

Op een afstand van slechts 12,5 lichtjaar, in een baan rond een ster die zo onopvallend is dat hij pas in 2003 werd geïdentificeerd, bevindt zich binnen de bewoonbare zone een van de meest aardachtige rotsachtige werelden ooit. De fundamentele vraag over de aanwezigheid van een atmosfeer op het oppervlak blijft echter nog steeds onbeantwoord.

Deze hemelbol, genaamd Teegarden’s Star b, heeft een geschatte massa van minstens 1,16 keer die van de aarde en voltooit zijn baan rond een rode dwerg, die zich op ongeveer 12,5 lichtjaar van ons zonnestelsel bevindt, in het sterrenbeeld Ram.

Gelegen binnen de bewoonbare zone van zijn ster, wordt de planeet Teegarden’s Star b, met een minimale massa van 1,16 keer die van de aarde, beschouwd als een van de werelden die het meest lijken op de onze ooit gecatalogiseerd, volgens de gebruikelijke criteria. Hoewel het bestaan ​​ervan al sinds 2019 bekend is bij astronomen, is het nog niet mogelijk geweest om de aanwezigheid van een atmosfeer vast te stellen, waardoor het onderscheid tussen een potentieel bewoonbare planeet en een eenvoudig ruimtegesteente open blijft.

Het obstakel voor deze ontdekking is niet te wijten aan een gebrek aan wetenschappelijke interesse, maar eerder aan de geometrische configuratie ervan. Vanuit aards oogpunt maakt de planeet geen zichtbare overgang vóór zijn ster, waardoor de belangrijkste methode die momenteel beschikbaar is voor het analyseren van de atmosferische samenstelling van verre exoplaneten onhaalbaar is.

Ongebruikelijke ontdekking van Teegarden Star via tracking

De detectie van de Teegarden-ster vond niet plaats via directe telescooptargeting. Het werd voor het eerst geïdentificeerd in 2003 door NASA-astronoom Bonnard Teegarden en zijn team, die gearchiveerde beelden onderzochten die jaren eerder waren gemaakt door het Near-Earth Asteroid Tracking-programma. Hoewel het een van de ongeveer twintig sterren is die het dichtst bij onze zon staan, zorgde zijn extreem lage helderheid ervoor dat hij lange tijd niet waarneembaar was. Geclassificeerd als een M7-dwerg, heeft hij minder dan een tiende van de zonsmassa, een oppervlaktetemperatuur van ongeveer 2.900 Kelvin en een schijnbare magnitude van 15, waardoor voor zijn observatie grote apparatuur nodig is.

Wat zijn identificatie mogelijk maakte, was zijn eigen beweging. De ster beweegt jaarlijks met een snelheid van ongeveer vijf boogseconden langs de hemel en vormt een van de grootste eigenbewegingen van alle bekende sterren, een kenmerk dat opvalt in vergelijkingen van beelden die op verschillende tijdstippen zijn vastgelegd.

Identificatie van planeten b en c in het sterrenstelsel

Later werden exoplaneten ontdekt die verband hielden met de ster. In juni 2019 kondigde het CARMENES-project, gecoördineerd door Mathias Zechmeister van de Universiteit van Göttingen, het bestaan ​​aan van twee waarschijnlijke planeten met massa’s vergelijkbaar met die van de aarde, genaamd b en c, met omloopperioden van respectievelijk 4,9 en 11,4 dagen, zonder bewijs van doorvoer. Later, in 2024, onthulde een onderzoek onder leiding van Stefan Dreizler een derde, verder weg gelegen en koudere planeet, buiten de bewoonbare zone, en verbeterde gegevens van de twee binnenste planeten.

Het is van cruciaal belang om nauwkeurig te zijn bij het interpreteren van deze metingen. Detecties worden uitgevoerd met behulp van de radiale snelheidsmethode, die de kleine zwaartekracht kwantificeert die een planeet op zijn ster uitoefent. Deze methode geeft alleen de minimale massa van de planeet, niet de werkelijke massa, aangezien de helling van zijn baan onbekend blijft. Daarom heeft Teegarden’s Star b een massa van minstens 1,16 aardmassa’s, en zou iets groter kunnen zijn. De classificatie als rotsachtige planeet komt voort uit deze verminderde minimummassa, en niet uit een direct gemeten grootte, aangezien de planeet nooit tijdens zijn transit is waargenomen en bijgevolg zijn straal niet is bepaald.

Een tijdlang registreerde planeet b de hoogste Earth Likenity Index (ESI) van de bekende exoplaneten, bijna 0,95. Door een herwaardering in 2024 werd deze waarde echter aangepast naar ongeveer 0,90. De ESI is een score die de gelijkenis evalueert op basis van schattingen van grootte en temperatuur, en is geen directe maatstaf voor de bewoonbaarheid.

De reden achter de atmosferische onzekerheid van Teegarden’s Star b

De afwezigheid van orbitale transits is de bepalende factor voor de stagnatie van het atmosferische probleem. Wanneer een planeet voor zijn ster langs beweegt, gaat een klein deel van het sterrenlicht door de aanwezige atmosfeer, waardoor de gassen spectrale kenmerken achterlaten die kunnen worden gelezen door apparatuur zoals de James Webb Space Telescope om de atmosfeer van rotsachtige werelden te onderzoeken. Deze methode is niet effectief voor planeten die, zoals die in het Teegarden-systeem, vanuit ons perspectief geen zichtbare transits maken.

Fundamentele schattingen over de planeet zijn nog steeds niet nauwkeurig. Zelfs kleine variaties in de beoordeling van licht en warmte die door Teegarden’s Star b worden ontvangen, zijn aanzienlijk, aangezien de planeet zich dicht bij de binnenrand van de bewoonbare zone lijkt te bevinden. Een onderzoek naar klimaatmodellen uit 2025 gaf aan dat een gegeven schatting van de bestralingssterkte deze onder de drempel voor een op hol geslagen broeikaseffect zou houden, terwijl een iets hogere schatting deze boven die drempel zou brengen. De vraag of een atmosfeer de vroege fase van de ster zou hebben overleefd, is een afzonderlijk en cruciaal punt voor rode dwergen, die tijdens hun eerste miljard jaar vaak intense uitbarstingen vertonen, met het potentieel om planetaire atmosferen weg te halen. Webb ontdekte weinig bewijs van een dichte atmosfeer op de binnenplaneten van TRAPPIST-1, b en c, maar dit is een apart systeem en de overige informatie is gebaseerd op modellen met veronderstelde gegevens. Niets van dit alles vormt een directe meting van Teegarden’s Star b.

Eén aspect is echter gunstig voor de planeet: de ster Teegarden is uitzonderlijk stil voor zijn type en vertoont minder magnetische activiteit dan de meeste late M-dwergen. Deze eigenschap vergroot de kans dat er gedurende de acht miljard jaar durende geschiedenis van het systeem enige atmosfeer is blijven bestaan.

Welke toekomstige instrumenten zouden de atmosfeer van de exoplaneet kunnen onthullen?

Nu transmissiespectroscopie niet haalbaar is, hangt het oplossen van het atmosferische raadsel af van instrumenten die in staat zijn de planeet rechtstreeks te onderzoeken en gereflecteerd licht of thermische emissie te analyseren, in plaats van te vertrouwen op doorvoer. De wetenschappelijke literatuur wijst op twee veelbelovende voorbeelden: de Planetary Camera and Spectrograph, gepland voor de Extremely Large Telescope (ELT), die momenteel in Chili wordt gebouwd, en LIFE, een ruimte-interferometer die is voorgesteld om de infrarode gloed van nabijgelegen gematigde exoplaneten te identificeren. Dezelfde modelleringsstudie benadrukt categorisch dat gedetailleerde karakterisering nog niet is uitgevoerd en dat de volgende generatie observatoria nodig zal zijn.

Daarmee neemt Teegarden’s Star b een unieke positie in op het gebied van de astronomie. Het is dichtbij genoeg en heeft qua massa en straling overeenkomsten met de aarde om een ​​van de belangrijkste doelen te zijn in de zoektocht naar bewoonbare werelden. Het blijft echter ontoegankelijk voor de techniek die de meeste recente ontwikkelingen op dit gebied heeft aangestuurd. De volgende relevante informatie over deze exoplaneet zal niet afkomstig zijn van het hemellichaam zelf, maar eerder van de nieuwe telescopen die worden ontwikkeld om het waar te nemen.