Met behulp van de krachtige ruimtetelescoop James Webb hebben onderzoekers een nieuwe, nog niet eerder waargenomen, structuur ontdekt in één van de stofschijven die de jonge ster Beta Pictoris omringen.
Beta Pictoris is een jonge ster die zich op slechts 63 lichtjaar van de aarde bevindt en al veelvuldig door wetenschappers is bestudeerd. En tóch hebben onderzoekers nu weer iets nieuws ontdekt: een verzameling stof die – in de vorm een soort kattenstaart – uit één van de stofschijven rond Beta Pictoris steekt.
MIRI
Onderzoekers ontdekten het stoffige staartje toen ze Beta Pictoris met behulp van MIRI onder de loep namen. MIRI is een instrument aan boord van de James Webb-telescoop dat straling in het mid-infrarood (golflengtes van enkele micrometers) kan waarnemen. “Hoewel Beta Pictoris eerder vanaf de aarde wel op deze golflengtes geobserveerd is, hadden die aardse instrumenten niet de gevoeligheid en resolutie die Webb wel heeft, dus die instrumenten konden deze structuur (het staartje, red.) niet detecteren,” legt onderzoeker Isabel Rebollido uit.
Twee stofschijven
Eerder ontdekten onderzoekers – met behulp van andere instrumenten – al wel dat Beta Pictoris omringd wordt door een puinschijf: ontstaan door botsingen tussen onder meer planetoïden en kometen. En latere observaties van ruimtetelescoop Hubble onthulden het bestaan van nog een tweede puinschijf die – ten opzichte van die andere, eerder waargenomen puinschijf – iets gekanteld is.
Botsing
Met behulp van James Webb hebben wetenschappers nu beide puinschijven onder de loep genomen en dus ontdekt dat die tweede puinschijf gekenmerkt wordt door een uitstekend stoffig staartje. Dat ‘staartje’ is ongeveer 16 miljard kilometer lang. Afgaand op de helderheid van de ‘staart’ schatten de onderzoekers dat deze ongeveer net zoveel stof herbergt als een grote planetoïde. Hoe het staartje ontstaan is, is onduidelijk, maar wetenschappers hebben er wel ideeën over. Zo vermoeden ze dat het het resultaat is van een vrij recente botsing – die slechts 100 jaar geleden zou hebben plaatsgevonden. “Er is iets gebeurd, een soort botsing, waarbij heel veel stof is geproduceerd,” aldus onderzoeker Marshall Periin. “In eerste instantie beweegt dat stof in dezelfde baan als de bron ervan, maar in een later stadium gaat het zich verspreiden. Het licht van de ster duwt de kleinste stofdeeltjes sneller van de ster vandaan, terwijl de grotere stofdeeltjes niet zo snel bewegen. En zo ontstaat een lange stoffige vertakking.”
Optische illusie
Die vertakking of staart lijkt een scherpe hoek te maken ten opzicht van de stofschijf waaruit deze is voortgekomen. Maar dat is een optische illusie, zo stellen de onderzoekers. Die optische illusie is het resultaat van ons perspectief op Beta Pictoris en de golvende vorm van de staart; in werkelijkheid maakt de staart op de plek waar deze uit de stofschijf komt zetten, slechts een hoek van 5 graden ten opzichte van die stofschijf.
ALMA
Het idee dat de staart het resultaat is van een vrij recente botsing kan ook tot voor kort raadselachtige waarnemingen van het Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) uit 2014 helpen verklaren. ALMA spotte in dat jaar een flinke concentratie koolstofmonoxide nabij de nu pas ontdekte staart. Aangezien de straling afkomstig van de ster koolstofmonoxide binnen ongeveer 100 jaar afbreekt, zou deze nog altijd aanwezige hoeveelheid gas wel eens kunnen getuigen van dezelfde botsing die ook de staart heeft voortgebracht. “Ons onderzoek suggereert dat Beta Pictoris wel eens actiever en chaotischer kan zijn dan we eerder dachten,” aldus onderzoeker Christopher Stark.
Naast het ‘staartje’ heeft James Webb nog meer ontdekt. Zo onthult de telescoop dat de temperatuur van de twee stofschijven die Beta Pictoris omringen, verschilt. Het hint erop dat ze ook een andere samenstelling hebben. “We hadden niet verwacht dat James Webb zou onthullen dat er twee soorten materiaal rond Beta Pictoris te vinden zijn, maar MIRI laat ons duidelijk zien dat het materiaal van de tweede stofschijf en staart warmer is dan die van de eerste stofschijf,” vertelt Stark. Het zou erop wijzen dat het materiaal dat deze stofschijf – en de staart – vormt heel donker, koolstofrijk en poreus is en vergelijkbaar is met het materiaal dat eerder op het oppervlak van kometen en planetoïden in ons zonnestelsel is aangetroffen. “James Webb blijft ons verrassen, zelfs als we kijken naar de best bestudeerde objecten,” concludeert Stark. “We zien deze planetaire systemen nu in een heel nieuw licht.”
