De schaduwen wijzen er volgens onderzoekers op dat er in het systeem twee spiksplinternieuwe planeten worden gevormd.
Op ongeveer 200 lichtjaar afstand vinden we de piepjonge ster TW Hydrae. Deze nabije ster is minder dan 10 miljoen jaar oud en is al enkele jaren in het vizier van astronomen. Dat komt omdat bekend is dat TW Hydrae een zogenoemde protoplanetaire schijf herbergt; een schijf bestaande uit gas en stof waarin planeten zich vormen. Met behulp van Hubble hebben onderzoekers nu twee eigenaardige schaduwen ontdekt die over deze enorme schijf trekken. En dat is interessant. Want mogelijk zijn deze schaduwen het gevolg van twee planeten die in het systeem het levenslicht zien.
Schaduwen
Astronomen ontdekten de eerste schaduw al in 2017. Het is overigens niet een planeet die deze schaduw werpt, maar een binnenring. Deze binnenring staat enigszins schuin ten opzichte van de veel grotere buitenste schijf en blokkeert zo het sterlicht. Nu is er in slechts een paar jaar tijd een tweede schaduw ontstaan, wat astronomen voor een raadsel heeft gezet.
De tweede schaduw werd in juni 2021 ontdekt, als onderdeel van een meerjarig programma dat in het leven is geroepen om de schaduwen in puinschijven rond sterren te bestuderen. Onderzoekers vergeleken vervolgens de laatste waarnemingen van de TW Hydrae-schijf met Hubble-waarnemingen van enkele jaren geleden. “Toen ik voor het eerst naar de gegevens keek, dacht ik dat er iets mis was gegaan,” vertelt onderzoeker John Debes. “Ik was stomverbaasd. We hebben ons echt even achter de oren gekrabd en het duurde even voordat we een verklaring hadden gevonden.”
Verklaring
De beste verklaring waarmee de onderzoekers nu op de proppen zijn gekomen, is dat de schaduwen door twee niet goed uitgelijnde ringen in het systeem worden geworpen, zo schrijven ze in The Astrophysical Journal. De ontdekte schaduwen zijn waarschijnlijk afkomstig van enigszins hellende binnenste ringen die voorkomen dat sterlicht de buitenste schijf bereikt en daarom een schaduw werpen. Dat de tweede schaduw niet in 2017 is opgemerkt, kan ermee te maken hebben dat de twee ringen toen nauw uitgelijnd waren. Daardoor leek er maar één schaduw te zijn. Na verloop van tijd zijn de ringen van elkaar gescheiden, waardoor er nu twee duidelijke schaduwen zichtbaar zijn. De schaduwen draaien met verschillende snelheden rond de ster, zoals de wijzer van een klok. “We hebben dit nog nooit gezien op een protoplanetaire schijf,” zegt Debes. “Het maakt het systeem veel complexer dan we aanvankelijk dachten.”
Planeten
De onderzoekers vermoeden dat deze ‘verkeerd’ uitgelijnde ringen het bewijs zijn van twee planeten in aanbouw. Ze staan enigszins naar elkaar toe vanwege de zwaartekracht van onzichtbare planeten die de schijfstructuur vervormen. “We denken dat de twee planeten zich redelijk dicht bij elkaar in de buurt bevinden,” zegt Debes. “Als de ene veel sneller bewoog dan de andere, zou dit bij eerdere waarnemingen zijn opgemerkt. Het is net als twee raceauto’s die dicht bij elkaar staan, maar de ene haalt de andere langzaam een rondje in.”
Afstand
De vermoedelijke planeten bevinden zich op redelijk grote afstand van TW Hydrae, vergelijkbaar met de afstand van Jupiter tot onze zon. De schaduwen voltooien ongeveer elke 15 jaar één rondje rond de ster – een omlooptijd die wordt verwacht voor planeten op deze afstand van hun moederster. Bovendien staan de twee binnenste ringen ongeveer vijf tot zeven graden schuin ten opzichte van het vlak van de buitenste schijf. Ook dit is in lijn met wat we in ons eigen zonnestelsel zien.
Meer planeten
Al met al wijzen de resultaten erop dat er twee spiksplinternieuw planeten rond TW Hydrae het levenslicht zien. En mogelijk blijft het daar niet bij. Onderzoekers hebben namelijk op de buitenste schijf (waar de schaduwen op vallen) een vreemde opening gespot, op ongeveer tweemaal de gemiddelde afstand van dwergplaneet Pluto tot onze zon. Dit betekent dat er zich mogelijk nóg een planeet in het systeem aan het vormen is. Of TW Hydrae ook nabijere planeten herbergt, is lastig te achterhalen. Binnenplaneten zijn moeilijk te detecteren, omdat het licht dat ze reflecteren verloren gaat in de schittering van de ster. Bovendien gaan ze vaak schuil achter compacte stofgordijnen. Wellicht dat ruimtetelescoop Gaia de ster kan zien ‘wiebelen’ als deze door de zwaartekracht van een massief object wordt beïnvloed. Maar gezien de lange omlooptijden zou dit jaren kunnen duren.
Astronomen zullen het intrigerende TW Hydrae-systeem nauwgezet in de gaten blijven houden. Dit systeem kan namelijk ook veel geheimen over ons eigen zonnestelsel onthullen. Zo vermoeden onderzoekers dat ons zonnestelsel zo’n 4,6 miljard jaar geleden sterk op het TW Hydrae-systeem leek. Bovendien is het zo gepositioneerd, dat we er vanaf de aarde gezien recht naartoe kunnen kijken. Hierdoor kunnen we perfect de evolutie van het systeem en de vorming van de planeten volgen.
