James Webb heeft weer iets bijzonders ontdekt: zes weesplaneten, die dus niet door zwaartekracht gebonden zijn aan een ster, maar vrij rondzweven. Ook vond de ruimtetelescoop het lichtste object ooit met een stofschijf eromheen.
De hemellichamen vormen nieuw bewijs dat dezelfde kosmische processen waardoor sterren ontstaan ook een rol spelen bij de vorming van objecten die net iets groter zijn dan Jupiter. “Wij onderzoeken de uiterste grenzen van het stervormingsproces”, vertelt hoofdonderzoeker Adam Langeveld, astrofysicus aan de Johns Hopkins University. “Als je een object hebt dat eruitziet als een jonge Jupiter, is het dan mogelijk dat het onder de juiste omstandigheden een ster had kunnen worden? Dit is belangrijk om zowel ster- als planeetvorming beter te begrijpen.”
NGC1333
Webb deed zijn bijzondere ontdekking in de jonge reflectienevel NGC1333, een stervormend cluster op zo’n duizend lichtjaar afstand in de Perseus-constellatie. Een nieuwe afbeelding, die vandaag is uitgebracht door de ESA, toont NGC1333 als een gloeiend gebied met opvallend interstellair stof en wolken.
De ontdekte werelden zijn vermoedelijk gasreuzen met een massa van vijf tot tien keer Jupiter. Deze zogenoemde rogue worlds behoren tot de lichtste objecten die ooit zijn gevonden en opmerkelijk: ze zijn voortgekomen uit een proces dat normaal gesproken bruine dwergen voortbrengt, objecten die kleiner zijn dan een ster maar groter dan een gasreus. De massa is daarbij onvoldoende om de fusie van protonen op gang te brengen.
Gevoeligheid voor infrarood
“Wij gebruikten Webbs ongeëvenaarde gevoeligheid bij infrarode golflengtes om te zoeken naar de zwakste leden van een jong sterrencluster, in een poging een fundamentele vraag in de astronomie te beantwoorden: hoe licht kan een object zijn dat gevormd wordt als een ster?” vertelt astrofysicus Ray Jayawardhana van Johns Hopkins. “Het blijkt dat de kleinste vrij zwevende objecten die als sterren worden gevormd, qua massa overlappen met gigantische exoplaneten die rond naburige sterren cirkelen.”
De telescoop vond geen objecten lichter dan vijf keer de massa van Jupiter. Dat is een duidelijk teken dat stellaire objecten die lichter zijn waarschijnlijk op dezelfde manier worden gevormd als planeten, concludeerden de auteurs. “Onze waarnemingen bevestigen dat de natuur objecten met planetaire massa op minstens twee verschillende manieren produceert, namelijk door de samentrekking van een gas- en stofwolk, zoals sterren worden gevormd, en in schijven van gas en stof rond jonge sterren, zoals Jupiter in ons eigen zonnestelsel”, aldus Jayawardhana.
1600 Aardes
Het meest intrigerende van de sterloze objecten is het lichtste exemplaar, met een geschatte massa van vijf Jupiters (ongeveer 1600 Aardes). De aanwezigheid van een stofschijf betekent bijna zeker dat het object op dezelfde manier is gevormd als een ster, aangezien ruimtestof zich over het algemeen rond een centraal object draait in de vroege stadia van stervorming, stellen de onderzoekers.
Schijven zijn ook een voorwaarde voor de vorming van planeten, waardoor de waarnemingen van Webb belangrijke implicaties kunnen hebben voor mogelijke miniplaneten. “Die kleine objecten met massa’s die vergelijkbaar zijn met gigantische planeten kunnen zelf mogelijk hun eigen planeten vormen”, vult astrofysicus Aleks Scholz van de University of St Andrews aan. “Dit zou een kraamkamer kunnen zijn voor een miniatuur planetair systeem, op een veel kleinere schaal dan ons zonnestelsel.”
Nieuwe bruine dwerg
Met behulp van het NIRISS-instrument van Webb hebben de astronomen het infraroodlichtspectrum van elk object in het waargenomen deel van het sterrencluster gemeten en negentien bekende bruine dwergen opnieuw geanalyseerd. Ze ontdekten ook een nieuwe bruine dwerg die een met planetaire massa omringde metgezel had, een zeldzame vondst die theorieën over de vorming van binaire systemen ter discussie stelt. “Het is waarschijnlijk dat zo’n paar is gevormd zoals binaire sterrensystemen, door een wolk die fragmenteert terwijl hij samentrekt”, meent Jayawardhana.
Indeling vervaagt
Weesplaneten kunnen ontstaan uit instortende moleculaire wolken die niet de massa hebben voor de kernfusie die sterren aandrijft, maar ze kunnen ook worden gevormd als gas en stof in schijven rond sterren samenklonteren tot planeetachtige bollen die uiteindelijk uit hun sterrenstelsel worden geworpen, waarschijnlijk door zwaartekrachtinteractie met andere objecten.
Het bijzondere van deze vrij zwevende objecten is dat ze de classificatie van hemellichamen vervagen, omdat hun massa overlapt met zowel gasreuzen als bruine dwergen. Ze zijn overigens minder zeldzaam dan gedacht. In het sterrencluster dat Webb onderzocht maken ze ongeveer 10 procent uit van het totaal aantal hemellichamen.
