Dergelijke gewelddadige confrontaties komen waarschijnlijk veelvuldig in jonge zonnestelsels voor – inclusief de onze. Maar dit is de eerste keer dat onderzoekers er bewijs voor vinden.

De vorming van een planetenstelsel is vaak een wat rommelige aangelegenheid. Zo is het bijvoorbeeld niet ongebruikelijk dat objecten botsen. Wanneer dit gebeurt, kunnen de hemellichamen samensmelten, waardoor er nog grotere planeten ontstaan. Ook over de aarde en de maan in ons eigen zonnestelsel wordt gedacht dat het producten zijn van dergelijke gigantische botsingen. Astronomen vermoeden dan ook dat deze gewelddadige confrontaties veelvuldig in jonge zonnestelsels voorkomen. Maar dat daadwerkelijk aantonen? Dat is een ander verhaal.

HD 172555
Toch zijn onderzoekers daar verrassend genoeg nu in geslaagd. In een nieuwe studie sloegen ze de witgloeiende ster HD 172555 gade; een jonge ster van ongeveer 23 miljoen jaar oud die zich op zo’n 95 lichtjaar afstand van de aarde bevindt. Deze ster trekt al langer de aandacht van wetenschappers. Dat komt omdat de samenstelling van het stof dat eromheen wervelt wat ongebruikelijk is. Zo bevat het stof grote hoeveelheden ongewone mineralen, gevangen in korrels die veel fijner zijn dan astronomen zouden verwachten. “Vanwege deze twee factoren wordt gedacht dat HD 172555 een eigenaardig systeem is,” zegt onderzoeksleider Tajana Schneiderman.

Geschiedenis
De onderzoekers vroegen zich af wat dit stof zou kunnen onthullen over de geschiedenis van het systeem. Met behulp van de Chileense Atacama Large Millimeter Array (ALMA) speurde het team af naar tekenen van koolmonoxide. “Wanneer men gas in puinschijven wil bestuderen, is koolmonoxide meestal het helderst en dus het gemakkelijkst te vinden,” legt Schneidermann uit. En dus gingen de onderzoekers op zoek.

Koolmonoxide
En met succes. Want na een zorgvuldige analyse slaagden de onderzoekers erin koolmonoxide rond de ster te detecteren. Ze ontdekten dat er nogal veel koolmonoxide rond de ster cirkelt, op een ongewoon korte afstand van slechts 10 AU (astronomisch eenheden; 1AU is de afstand van de aarde tot de zon). De onderzoekers overwogen verschillende scenario’s om deze opmerkelijke overvloed aan koolmonoxide, zo dicht bij de ster, te verklaren. Uiteindelijk bleef er één mogelijkheid over: het gas is een overblijfsel van een gigantische botsing. “Van alle scenario’s is dat het enige die alle kenmerken kan verklaren,” aldus Schneiderman.

Botsing
Volgens de onderzoekers is het gas vrijgekomen tijdens een gigantische botsing tussen een rotsachtige planeet – ongeveer ter grootte van de aarde – en een kleiner botslichaam. Vermoedelijk werd de aardachtige planeet door dit kleinere object geraakt met een snelheid van wel 10 kilometer per seconde. Deze confrontatie vond zo’n 200.000 jaar geleden plaats, waardoor de ster nog niet genoeg tijd heeft gehad om het gas op te ruimen. Gezien de hoeveelheid koolmonoxide die de onderzoekers detecteerden, vermoeden ze dat het echt een immense klap moet zijn geweest. Zo hevig zelfs, dat één van de planeten – in ieder geval gedeeltelijk – ontmanteld werd van zijn atmosfeer, die de onderzoekers nu, in de vorm van het gas, hebben waargenomen.

Gestripte protoplaneet
Het betekent dat onderzoekers nu, voor het eerst, bewijs hebben gevonden van gewelddadige confrontaties in jonge planetaire stelsels. “Dit is de eerste keer dat we een gestripte protoplantaire atmosfeer, die het resultaat is van en een gigantische impact, detecteren,” concludeert Schneiderman. “Veel mensen zijn geïnteresseerd in het bestuderen van dergelijke botsingen, omdat we verwachten dat ze veelvuldig voorkomen. We hadden er echter nog geen bewijs voor gevonden. Maar nu krijgen we dankzij de studie meer inzicht in de dynamiek.”

Wat dat betreft is dit onderzoek een belangrijk opstapje voor andere wetenschappers. Want mogelijk kan de detectie van koolmonoxide ook in andere systemen meer inzicht verschaffen in hun gewelddadige verleden. “We opperen een nieuwe methode om te zoeken naar gigantische botsingen,” aldus Schneiderman. “Bovendien gaan we nu tevens steeds beter begrijpen hoe puin zich in de nasleep daarvan, gedraagt.”