Voor het eerst hebben astronomen een gedetailleerde blik geworpen op de turbulente ’tienerjaren’ van planetenstelsels. Nieuwe, zeer gedetailleerde opnamen van 26 stofringen rond andere sterren laten zien hoe jonge planeten hun omgeving herschikken.
Astronomen hebben met de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, kortweg ‘ALMA’ een uniek familiealbum samengesteld. Het toont niet de geboorte van planeten, maar hun roerige adolescentie. De nieuwe beelden onthullen 24 puinschijven – de stofrijke overblijfselen van planeetvorming – in verbluffend detail. Het zijn de scherpste opnamen ooit van deze structuren en ze tonen een verrassende diversiteit aan vormen, die wijst op een gewelddadig en dynamisch hoofdstuk in het leven van elk planetenstelsel, inclusief het – vroegere – onze.
Een kosmisch archeologisch veld
Puinschijven (‘debris disks’) zijn wat overblijft nadat de planeten in een stelsel zijn gevormd. Denk aan de Kuipergordel in ons eigen zonnestelsel: een gordel van ijs- en steenbrokken voorbij de baan van Neptunus. De nieuwe survey, ARKS genaamd (Resolve exoKuiper belt Substructures), legde 24 van zulke ringen rond andere sterren vast. “We hebben vaak de ‘babyfoto’s’ van vormende planeten gezien, maar tot nu toe waren de ’tienerjaren’ een ontbrekende schakel,” zegt astronoom Meredith Hughes, één van de coauteurs van het onderzoek. De beelden functioneren als een archeologische vondst; de structuren in het stof zijn de vingerafdrukken van verplaatste planeten en enorme inslagen uit het verleden.
Een verrassende verscheidenheid aan vormen
De waarnemingen laten allesbehalve simpele, rustige ringen zien. Ongeveer een derde vertoont complexe substructuren zoals meervoudige ringen, scherpe randen of brede halo’s. Andere schijven zijn duidelijk asymmetrisch, met heldere bogen of uitstulpingen. Deze eigenschappen zijn waarschijnlijk het gevolg van de zwaartekrachtinvloed van onzichtbare planeten die nog aan het migreren zijn, of overblijfselen van de oorspronkelijke planeetvorming. “We zien echte diversiteit – geen simpele ringen, maar systemen met meerdere ringen, halo’s en sterke asymmetrieën. Dit onthult een dynamisch en gewelddadig hoofdstuk in de planetaire geschiedenis,” aldus hoofdonderzoeker Sebastián Marino.
Het raadsel van het overgebleven gas
Een bijzondere bevinding is dat zes van de onderzochte schijven nog steeds significante hoeveelheden koolmonoxidegas bevatten. De oorsprong daarvan is een puzzel. Het kan primordiaal gas zijn dat sinds de geboorte van de ster is blijven hangen, of gas dat later vrijkomt bij botsingen tussen stofdeeltjes. In het geval van de schijf rond ster HD 121617 wijst de hoge gasdichtheid er sterk op dat het om primordiaal gas gaat. Dit langlevende gas kan de chemische samenstelling van vormende planeten beïnvloeden en stofdeeltjes naar buiten duwen, wat de vorm van de schijf verklaart.
We schreven vaker ALMA en stofschijven, lees bijvoorbeeld ook ALMA ontdekt onverklaarbare gasschijf rond jonge ster en ALMA ontdekt vorming van een planetenstelsel dat lijkt op het onze.
Een wild verleden voor ons eigen zonnestelsel
De ARKS-survey laat zien dat de fase direct na de planeetvorming allesbehalve kalm is. Het is een tijd van transitie en chaos, waarin planeten van baan wisselen en reusachtige inslagen – zoals die welke onze Maan vormde – plaatsvinden. Door tientallen van deze stelsels in verschillende fasen van vroege ontwikkeling te bestuderen, hopen astronomen te achterhalen of de geschiedenis van ons zonnestelsel uniek was of eerdere een hoogst normale. Deze nieuwe beelden vormen de ontbrekende pagina’s in het familiealbum van planetenstelsels.
Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast:
