Met behulp van ALMA betrapten onderzoekers de ‘indringer’ op heterdaad, die in de afgeplatte schijf rondom de jonge protoster zorgde voor chaotische, uitgestrekte stromen van gas en stof.

Wetenschappers zijn getuige geweest van een zeldzame aangelegenheid in de ruimte. Een eenzame ster wist het stersysteem Z Canis Majoris binnen te dringen en de protoplanetaire schijf – de geboorteplaats van planeten – bruut te verstoren. Hoewel astronomen dankzij computersimulaties weten dat dergelijke gebeurtenissen plaatsvinden, zijn ze zelden gedetecteerd. “Het staat gelijk aan de kans dat je bliksem die een boom raakt weet vast te leggen,” aldus onderzoeker Ruobing Dong.

Z Canis Majoris
De indringer blijkt niet gebonden te zijn aan een eigen systeem. Terwijl de ster rakelings langs Z Canis Majoris scheerde, ging het vervolgens interactie aan met de omgeving rond de binaire protoster. Dit leidde tot de vorming van chaotische, uitgestrekte stromen van gas en stof in de de afgeplatte schijf rondom Z Canis Majoris.

Deze samengestelde afbeelding bevat gegevens van de Subaru Telescope, Jansky Very Large Array en de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, die in detail de verstoringen in de protoplanetaire schijf onthullen. Afbeelding: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF), NAOJ

Het is zoals gezegd een zeldzame waarneming. “Observationeel bewijs van dergelijke flyby’s is moeilijk te verkrijgen,” vertelt Dong. “Deze gebeurtenissen vinden namelijk razendsnel plaats, waardoor het lastig is om het op beeld vast te leggen.” Toch slaagden de onderzoekers daar dankzij de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) en de Very Large Array (VLA) toch in. “Deze ontdekking laat zien dat nauwe ontmoetingen tussen jonge sterren die schijven herbergen echt plaatsvinden,” zegt Dong. “Het zijn niet alleen theoretische gebeurtenissen in computersimulaties.”

Indringer
Dat het overigens een indringer is die de protoplanetaire schijf van het stersysteem overhoop gooide, is best bijzonder. Verstoringen in dergelijke schijven worden namelijk meestal niet veroorzaakt door indringers, maar door broertjes of zusjes die samen in de ruimte opgroeien. “Sterren groeien meestal samen op,” vertelt onderzoeker Hau-Yu Baobab Liu. “De tweelingen, of zelfs drielingen of vierlingen die samen worden geboren, kunnen door de onderlinge zwaartekracht naar elkaar toe worden getrokken en komen op die manier dicht bij elkaar in de buurt te liggen. Vervolgens kan er wat materiaal van protoplanetaire schijven ‘gestolen’ worden, die vervolgens uitgebreide gasstromen vormen. Hieruit kunnen astronomen opmaken dat de ster andere sterren heeft ontmoet.”

Structuur
In het geval van Z Canis Majoris verraadt de morfologie en structuur van de gasstromen dat het hier niet om een familielid, maar om een indringer gaat. “Wanneer een stellaire ontmoeting plaatsvindt, veroorzaakt dit veranderingen in de schijfmorfologie,” legt onderzoeker Nicolás Cuello uit. “Denk aan spiralen, krommingen en schaduwen. Die kun je eigenlijk zien als vingerafdrukken. Door heel goed naar de schijf van Z Canis Majoris te kijken, slaagden we erin verschillende vingerafdrukken van de flyby te openbaren.”

Toekomst
De vraag is nu wat het bezoekje van de indringer voor gevolgen heeft voor de protoplanetaire schijf van Z Canis Majoris en de planeten die mogelijk in de toekomst in het systeem worden geboren. Het antwoord op die vraag laat nog even op zich wachten, al is het goed mogelijk dat de gebeurtenis invloed heeft op de ontwikkeling van babyplaneten. “Wat we nu dankzij dit nieuwe onderzoek weten, is dat dergelijke flyby’s van nature voorkomen en dat ze een grote impact hebben op de gasvormige schijven waarin planeten het levenslicht zien,” vat Cuello samen. “Zoals de lange gasstromen rond Z Canis Majoris verraden, kunnen protoplanetaire schijven behoorlijk door dergelijke flyby’s verstoord worden.” Vervolgens kan dit ook invloed hebben op de ster die de protoplanetaire schijf herbergt. “Het kan leiden tot gewelddadige uitbarstingen,” zegt Liu. “Mogelijk heeft het ook nog onvoorziene gevolgen op de ontwikkeling van het stersysteem.”

De implicaties van deze studie reiken overigens verder dan alleen het uitbreiden van onze kennis over de evolutie en groei van jonge stersystemen. Wetenschappers hopen namelijk door dergelijke gebeurtenissen te bestuderen, ook meer te weten te komen over de oorsprong van ons eigen zonnestelsel. “Het bestuderen van dit soort gebeurtenissen geeft ons een inkijkje in het verleden,” vertelt Dong. “Het vertelt ons mogelijk meer over wat er tijdens de vroege ontwikkeling van ons eigen zonnestelsel heeft plaatsgevonden, waarvan het kritieke bewijs allang verdwenen is. Op dit moment hebben ALMA en VLA het eerste bewijs geleverd om dit mysterie op te lossen. De volgende generaties telescopen zullen mogelijk vensters openen waar we nu alleen nog maar van kunnen dromen.”