Niet alleen blijkt de schijf opvallend rijk aan koolwaterstoffen, onderzoekers ontdekten zelfs voor het eerst ethaan buiten ons zonnestelsel.
Op zo’n 650 lichtjaar van ons vandaan, in het zuidelijke sterrenbeeld Kameleon, vinden we de nog jonge ster ISO-ChaI-147. Deze ster is negen keer minder zwaar dan onze zon en daarmee een echte lichtgewicht. Met behulp van ruimtetelescoop James Webb hebben astronomen nu het gebied rondom ISO-ChaI-147 bestudeerd. En dit toont aan dat lichte sterren daadwerkelijk heel anders zijn dan zonachtige sterren, aldus de onderzoekers.
Plaeetvormende schijf
Planeten ontstaan in schijven van gas en stof die om jonge sterren heen draaien. En die planeetvormende schijf hebben onderzoekers nu rondom de lichte ster ISO-ChaI-147 bestudeerd. Wetenschappers zijn geïnteresseerd in lichte sterren omdat daar meer aardachtige planeten lijken te ontstaan dan rond zwaardere sterren. Toch blijft hun samenstelling grotendeels een mysterie. Nieuwe observaties geven ons dan ook meer inzicht in de omgeving en de fundamentele bouwstenen die nodig zijn voor de vorming van aardachtige planeten.
Koolwaterstoffen
Met behulp van het mede in Nederland ontworpen en gebouwde MIRI-instrument waar ruimtetelescoop James Webb mee is uitgerust, observeerden onderzoekers ISO-ChaI-147. En het onderzoek heeft nu tal van verrassingen opgeleverd. Zo ontdekten de astronomen dat de planeetvormende schijf rondom ISO-ChaI-147 opvallend veel koolwaterstoffen bevat. In totaal vonden ze maar liefst dertien verschillende soorten. Het grootst gevonden molecuul is benzeen (C6H6), dat overigens een jaar geleden voor het eerst rond een andere heel lichte en jonge ster werd aangetroffen. Maar de meest opmerkelijke ontdekking is de detectie van ethaan (C2H6). Dit is namelijk de eerste keer dat ethaan buiten ons zonnestelsel is waargenomen.
Andere primeurs
Het team detecteerde ook met succes etheen (C2H4), propeen (C3H4) en de methylradicaal (CH3), voor het eerst in een protoplanetaire schijf. “We hebben deze moleculen al wel eerder waargenomen in ons zonnestelsel, bijvoorbeeld in kometen zoals 67P/Churyumov–Gerasimenko en C/2014 Q2 (Lovejoy),” vertelt eerste auteur Aditya Arabhavi, verbonden aan de Rijksuniversiteit Groningen. “Het is opwindend dat we nu kunnen zien hoe deze moleculen zich gedragen in de kraamkamer van planeten.”
Anders
De ontdekking van dit palet aan koolwaterstoffen, is heel bijzonder. Deze resultaten bevestigen namelijk dat schijven rond heel lichte, jonge sterren echt anders zijn dan die rond zonachtige sterren. “Bij zonachtige sterren zien we veel meer zuurstofhoudende moleculen zoals water en kooldioxide,” legt mede-projectleider Inga Kamp uit. “Bij de lichte sterren zien we een overvloed van koolwaterstoffen.” Volgens Arabhavi is het ‘geweldig dat nu al deze moleculen zijn ontdekt’. “Dit hadden we niet durven dromen.”
Verschil
Waarom de planeetvormende schijf rondom ISO-ChaI-147 zo rijk is aan koolwaterstoffen? Dit komt mogelijk doordat koolstof uit het vaste materiaal wordt gehaald waaruit rotsachtige planeten ontstaan. Dit kan dan ook verklaren waarom de aarde relatief koolstofarm is. Dit grote verschil in chemische samenstelling zou mogelijk invloed kunnen hebben op de samenstelling van aardachtige planeten die zich rond lichte sterren vormen. “Het is fascinerend om te speculeren dat ze mogelijk heel anders zijn dan de planeten in ons zonnestelsel,” aldus Kamp.
James Webb
Dat astronomen dit onderzoek hebben kunnen uitvoeren, is volledig te danken aan de scherpe blik van ruimtetelescoop James Webb. “Webb heeft een betere gevoeligheid en spectrale resolutie dan eerdere infrarood ruimtetelescopen,” legt Arabhavi uit. “Deze waarnemingen zijn niet mogelijk vanaf de aarde, omdat de emissies worden geblokkeerd door de atmosfeer. Voorheen konden we alleen de emissie van acetyleen (C2H2) van dit object identificeren. Maar dankzij de verbeterde gevoeligheid en spectrale resolutie van de James Webb-telescoop, konden we nu ook zwakke emissies van minder voorkomende moleculen detecteren. Hierdoor hebben we een beter begrip gekregen van de diversiteit en overvloedigheid van de koolwaterstofmoleculen.”
Vervolgonderzoek
De onderzoekers houden het nog niet voor gezien. Zo zijn ze van plan om hun onderzoek uit te breiden en meer soortgelijke schijven rond zeer lichte sterren bestuderen. Op die manier hopen ze te achterhalen hoe ‘gewoon’ zulke koolstofrijke regio’s zijn waarin aardse planeten worden gevormd. “Door ons onderzoek uit te breiden, kunnen we ook een dieper inzicht verwerven in hoe verschillende moleculen het levenslicht zien,” merkt teamlid Thomas Henning op. “Bovendien hebben we ook nog niet alle kenmerken in de gegevens van Webb kunnen duiden, dus verder spectroscopisch onderzoek is nodig om onze waarnemingen volledig te begrijpen.”
De onderzoekers streven ernaar om meer dan vijftig stofschijven rond jonge sterren te analyseren. Ze verwachten dat ze in de komende tijd nog meer moleculen zullen ontdekken en een dieper inzicht zullen krijgen in het ontstaan van rotsachtige planeten in schijven rond zowel kleine als grote sterren.
