Botsende magnetische velden onthullen onbekende planeten
Noorderlicht, sterrenwinden en exoplaneten. Daarom draaide het promotieonderzoek van astronoom Rob Kavanagh. Hij ontwikkelde wiskundige modellen om de interacties tussen exoplaneten en sterrenwinden beter te begrijpen en kenmerken van exoplaneten in kaart te brengen. Kavanagh promoveert op 15 november.
Net als het noorderlicht
Exoplaneten zijn planeten die om een andere ster dan de zon draaien. Ze zijn soms lastig op te sporen, maar nu blijkt dat interacties tussen exoplaten en zogenaamde sterrenwinden signalen opleveren die radiotelescopen kunnen oppikken. Kavanagh: ‘Sterrenwinden zijn gloeiend hete stromen van geladen deletjes die continu ontsnappen uit het oppervlak van sterren zoals de zon. Zodra sterrenwinden botsen op het magnetisch veld van een nabijgelegen planeet, kan er een interactie ontstaan. Op aarde is dit te zien als het noorderlicht.’
Sterrenwind in een model
Vorig jaar werden voor het eerst hints van dergelijke interacties buiten ons eigen zonnestelsel gedetecteerd met de radiotelescoop LOFAR (Low Frequency Array). ‘Er zijn nu twintig dwergsterren gevonden die radio-emissie uitstralen. Waarschijnlijk cirkelen er exoplaneten om deze sterren heen, hoewel we die nog niet eerder hebben waargenomen,’ zegt Kavanagh. In wiskundige modellen simuleert Kavanagh omgevingen met sterrenwind. Op die manier hoopt hij de signalen die vrijkomen bij de botsing tussen exoplaneten en sterrenwinden beter te begrijpen. ‘Daarnaast helpt Kavanagh’s onderzoek de nieuwe bevindingen van LOFAR beter te begrijpen,’ zegt zijn supervisor Aline Vidotto van de Sterrewacht Leiden.
Verkennen van exoplaneten
De modellen van Kavanagh zijn niet alleen nuttig voor het opsporen van nieuwe exoplaneten. Radiostraling levert ook allerlei informatie over bijvoorbeeld de omvang van de planeet en de baan om zijn moederster. Kavanagh: ‘Als we kijken naar de planeten binnen ons eigen zonnestelsel, verwachten we dat grote planeten, die in een kleine baan rond hun moederster draaien, de meeste radiosignalen uitzenden.’
Leven op een exoplaneet?
Daarnaast kan de sterkte van de emissie ook iets onthullen over de eigenschappen van de sterrenwinden zelf en de grootte van het magnetisch veld rondom een exoplaneet. ‘Belangrijke informatie, want vermoedelijk heeft het magnetisch veld van de aarde ervoor gezorgd dat we nu een atmosfeer hebben. ‘De aanwezigheid en grootte van een magnetisch veld zegt dus iets over de leefbaarheid van een planeet. ‘En dat is handig bij de zoektocht naar buitenaards leven.’
Op naar ASTRON
Inmiddels is Kavanagh als postdoc aan het werk bij ASTRON, het Nederlandse instituut voor radioastronomie. ‘Ook bij ASTRON ga ik modellen ontwikkelen en wil ik me bezighouden met onderzoek naar bruine dwergsterren. Deze zenden enorm veel radioemissie uit. Waarom is voor ons een raadsel. Hoe langer ik erover nadenk, hoe gekker ik het vind,’ zegt Kavanagh lachend.
Vidotto is blij dat Kavanagh in Nederland blijft en kijkt ernaar uit om in de toekomst samen te werken. ‘Eerst deden we samen onderzoek in Ierland, maar halverwege Kavanagh’s PhD ben ik naar Leiden verhuisd om meer direct contact met collega-astronomen te hebben,’ vertelt Vidotto. Na enige twijfel is Kavanagh met zijn supervisor meeverhuisd. ‘Het was een enorme uitdaging om middenin een pandemie te emigreren, maar ik ben blij dat ik het gedaan heb.’
Tekst: Nathalie Winkster