De stofwolk is waarschijnlijk ontstaan door een catastrofale botsing tussen twee dwergplaneten.

Dat schrijven astronomen in het blad The Astrophysical Journal. Ze baseren zich zoals gezegd op data verzameld door de in 2020 buiten werking gestelde Spitzer-telescoop. De onderzoekers gebruikten de telescoop tussen 2015 en 2019 om de jonge ster HD 166191 meer dan 100 keer te observeren. Ze hadden daarbij een duidelijk doel voor ogen; ze hoopten op een flinke stofwolk te stuiten.

Planetesimalen
Jonge sterren worden namelijk omringd door een enorme gas- en stofschijf waarin planeten kunnen ontstaan. Die planeten ontstaan doordat materiaal in de gas- en stofschijf samenklontert. Die samengeklonterde objecten worden ook wel planetesimalen genoemd en worden vroeg in het leven van hun moederster nog van elkaar gescheiden door gas. Er komt echter een moment waarop dat gas een eind verdwenen is. En dat is het moment dat catastrofale botsingen tussen de planetesimalen veel vaker gaan plaatsvinden. Die botsingen leiden ertoe dat de planetesimalen versneld groeien – doordat ze samenklonteren met andere behoorlijk grote planetesimalen – of juist uiteenvallen in veel kleinere objecten.

Stofwolken
Aanwijzingen voor dergelijke botsingen zijn in het verleden al wel door ruimtetelescoop Spitzer gespot. Zo stuitte de telescoop in 2014 bijvoorbeeld op een enorme stofwolk rond een jonge ster. Vermoed werd dat dat stof vrijgekomen was door een botsing tussen planetesimalen. Maar de observaties gaven verder weinig inzicht in de aard van de botsing. Zo bleef bijvoorbeeld onduidelijk hoe groot de botsende objecten voor hun onfortuinlijke crash waren geweest.

Om daar verandering in te brengen, richtten wetenschappers zich op HD 166191. De ster is zo’n 10 miljoen jaar oud en daarmee op een leeftijd waarop omringende planetesimalen zo langzamerhand met elkaar in botsing kunnen gaan komen. Enkele jaren op rij richtten wetenschappers de Spitzer-telescoop op HD 166191. En in 2018 was het raak. De infraroodtelescoop zag het systeem aanzienlijk helderder worden, wat erop wees dat er behoorlijk wat puin was gegenereerd. Dat werd vervolgens bevestigd door de daadwerkelijke waarneming van een stofwolk die voor de ster langs bewoog.

Langgerekte, enorme stofwolk
Door de observaties van Spitzer te combineren met die van telescopen op de grond slaagden de onderzoekers erin om de omvang van die stofwolk in te schatten. De waarnemingen suggereerden dat rond de ster een behoorlijk langgerekte stofwolk was ontstaan. En puur afgaand op wat de onderzoekers voor de ster langs zagen bewegen, zou die stofwolk een gebied beslaan dat zeker drie keer groter was dan het gebied dat de ster besloeg. De infrarood-waarnemingen van Spitzer deden echter vermoeden dat de omvang van de wolk in werkelijkheid veel groter was; Spitzer zag het systeem in infrarood zoveel helderder worden, dat de wolk wel honderden keren groter moest zijn dan de ster. Vermoed wordt dan ook dat slechts een klein deel van die gigantische wolk – vanaf de aarde gezien – voor de ster langs bewoog.

Dwergplaneten
Om zo’n enorme stofwolk te kunnen creëren, moeten twee behoorlijk grote objecten op elkaar geklapt zijn. De onderzoekers denken dat het om dwergplaneten gaat die zich qua omvang kunnen meten met Vesta (een dwergplaneet in ons eigen zonnestelsel met een diameter van zo’n 530 kilometer). Tijdens de botsing zou voldoende energie en warmte zijn vrijgekomen om in ieder geval een deel van het materiaal waaruit de twee botsende objecten bestonden, te doen verdampen. Het grootste deel van het stof ontstond doordat het overgebleven materiaal vervolgens op omringende planetesimalen klapte.

De onderzoekers zagen de stofwolk in de maanden erna verder groeien en dunner worden, wat erop wijst dat het stof zich door het jonge stersysteem verspreidde. Tegen 2019 was de wolk die de onderzoekers voor de ster langs hadden zien bewegen, niet langer zichtbaar, maar herbergde het systeem nog wel altijd twee keer meer stof dan voor de botsing.

Het onderzoek geeft niet alleen meer inzicht in de processen die in jonge, afgelegen stersystemen spelen en de wijze waarop zij de vorming van exoplaneten beïnvloeden. Het onderzoek heeft ook consequenties voor ons begrip van ons eigen zonnestelsel. Ook onze eigen planeet en maan zouden namelijk door samenklontering en botsingen vorm hebben gekregen. “Door te kijken naar stofschijven rond jonge sterren kijken we in feite terug in de tijd en zien we de processen die ons eigen zonnestelsel mogelijk gevormd hebben,” aldus onderzoeker Kate Su. “En door meer te weten te komen over de uitkomst van botsingen in deze systemen kunnen we ook een beter idee krijgen van hoe vaak rotsachtige planeten rond andere sterren ontstaan.”