Een spectaculaire nieuwe foto waarop de klonten te aanschouwen zijn, onthult hoe Jupiterachtige planeten het levenslicht zien.
Eén van de meest prangende vragen over het heelal is hoe (reuzen)planeten ontstaan. En dankzij het onvermoeide werk van talloze astronomen hebben onderzoekers een steeds beter idee gekregen (zie kader). Toch bestonden er tot voor kort nog verschillende leemtes. Maar een onlangs vrijgegeven fascinerende foto van een jonge ster, onthult nu nieuwe geheimen over planeetgeboorte.
Wat we tot nu toe weten is dat de meeste planeten ontstaan wanneer een moleculaire wolk instort, waardoor een jonge ster ontstaat. Het systeem begint steeds een beetje sneller draaien en er ontstaat een afgeplatte schijf rondom de jonge protoster; de protoplanetaire schijf. In de miljoenen jaren die volgen botsen deeltjes in de schijf tegen elkaar, waardoor deze deeltjes samenklonteren tot steeds grotere objecten. En zo worden planeten geboren (zie ook de afbeelding hieronder). Aangenomen wordt dat rotsachtige planeten zoals de aarde zich vormen in de binnenste regionen van protoplanetaire schijven. Zo vormen deze zich vermoedelijk op minder dan vijf au (Astronomische Eenheid, de afstand aarde-zon) verwijderd van de ster waaromheen de schijf is gevormd.
In de studie bestudeerden astronomen de jonge ster V960 Mon. Deze ster bevindt zich op meer dan 5000 lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Eenhoorn.
Helderheid
V960 Mon kwam enkele jaren geleden, in 2014, in het vizier van astronomen, toen de ster plotseling meer dan twintig keer zo helder werd. Met behulp van het SPHERE-instrument (kort voor Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) waar ESO’s Very Large Telescope (VLT) mee uitgerust is, namen onderzoekers de ster, kort na zijn opmerkelijke ‘uitbarsting’, nauwgezet onder de loep. De waarnemingen onthulden dat het materiaal rond V960 Mon samenkomt in een reeks spiraalarmen die zich uitstrekken over afstanden die groter zijn dan het hele zonnestelsel!
Archief
Voor onderzoekers reden genoeg om in het archief te zoeken naar gegevens over hetzelfde stersysteem. De Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) had al eerder V960 Mon gadegeslagen en dus analyseerde het team de waarnemingen van ALMA, die, in tegenstelling tot de VLT, dieper in de structuur kan kijken. “Met ALMA werd duidelijk dat de spiraalarmen aan het verbrokkelen zijn,” legt onderzoeker Alice Zurlo uit. “Dit resulteert in de vorming van samenklonteringen van planetaire proporties.”
Foto
Hieronder is de samengestelde foto (bestaande uit waarnemingen van zowel SPHERE als ALMA) te zien. Dicht in de buurt van de jonge ster zijn de nieuw ontdekte stoffige klonten te aanschouwen. De onderzoekers vermoeden dat als deze samensmelten, gigantische planeten het levenslicht zien. “Deze ontdekking is echt boeiend,” stelt Zurlo. “Het is de allereerste detectie van klonten rond een jonge ster waar mogelijk reuzenplaneten uit ontstaan.” De foto geeft dan ook nieuwe aanwijzingen over hoe Jupiterachtige planeten worden geboren.
Twee manieren
Astronomen geloven dat reuzenplaneten op twee manieren kunnen ontstaan. De eerste is door kernaccretie. Hierbij worden rotsachtige kernen – van een paar aardmassa’s zwaar – gevormd en dan beginnen ze gas aan te trekken, net zolang tot ze hun uiteindelijke massa hebben bereikt. De tweede methode heet gravitationele instabiliteit. Grote brokstukken materiaal rond een ster worden in dit geval samengetrokken tot planetaire bouwstenen. Onderzoekers hebben al eerder bewijs gevonden voor het eerste scenario. Maar tot voor kort schortte het aan bewijs voor de laatste.
Gravitationele instabiliteit
Maar daar komt nu verandering in. Want de nieuwe beelden onthullen dat gravitationele instabiliteit ervoor zorgt dat er rond V960 Mon nu nieuwe reuzenplaneten worden geboren. “Niemand had ooit een echte waarneming gezien van gravitationele instabiliteit op planetaire schaal – tot nu,” zegt onderzoeker Philipp Weber. Onderzoekers zijn dan ook ontzettend enthousiast. “Onze onderzoeksgroep is al meer dan tien jaar op zoek naar tekenen van hoe planeten zich vormen,” vult teamlid Sebastián Pérez aan. “We kunnen niet blijer zijn met deze ongelooflijke ontdekking.”
Onderzoek naar de fascinerende jonge ster V960 Mon gaat onverminderd door. Het team is namelijk voornemens om de ster en de planeten in wording met behulp van de aankomende Extreme Large Telescope (ELT) verder te bestuderen. De ELT, die momenteel gebouwd wordt in de Chileense Atacama-woestijn, zal in staat zijn om het systeem gedetailleerder dan ooit tevoren te observeren. De onderzoekers verwachten dan ook dat deze krachtige telescoop meer cruciale informatie kan verzamelen en meer details zal onthullen. “De ELT zal het mogelijk maken om de chemische complexiteit rond deze klonten te onderzoeken,” legt Weber uit. “Hierdoor zullen we meer te weten komen over de samenstelling van het materiaal waaruit mogelijke planeten worden gevormd.”
