Bèta Pictoris is een jonge ster op ongeveer 63 lichtjaar van de zon. Hij is pas ongeveer 20 miljoen jaar oud en is omgeven door een enorme schijf van materiaal – een heel actief jong planetenstelsel waarin verdampende kometen en botsende planetoïden gas en stof produceren. Flavien Kiefer (IAP/CNRS/UPMC), hoofdauteur van het nieuwe onderzoek, is enthousiast: ‘Bèta Pictoris is een heel spannend object! De gedetailleerde waarnemingen van zijn exokometen bieden ons aanknopingspunten die inzicht geven in de processen die in dit soort jonge planetenstelsels optreden.’
Al sinds bijna dertig jaar zien astronomen subtiele veranderingen in het licht van Bèta Pictoris die worden toegeschreven aan kometen die vanaf de aarde gezien vóór de ster langs trekken. Kometen zijn ijsachtige hemelobjecten met afmetingen van een paar kilometer die bij nadering van hun ster verdampen. Daarbij ontstaan reusachtige staarten van gas en stof die een deel van het sterlicht dat door hen heen gaat absorberen. Het zwakke licht van de exokometen zelf verbleekt bij het licht van de heldere ster, waardoor zij niet rechtstreeks waarneembaar zijn vanaf de aarde. Om de exokometen van Bèta Pictoris te onderzoeken heeft het team meer dan duizend waarnemingen geanalyseerd die tussen 2003 en 2011 zijn verkregen met het HARPS-instrument van de 3,6-meter ESO-telescoop van de sterrenwacht op La Silla in Chili.
De onderzoekers vonden aanwijzingen voor 493 verschillende exokometen, waarvan sommige meerdere keren en gedurende enkele uren werden waargenomen. Nauwkeurige analyses leverden metingen op van de snelheid en de grootte van de gaswolken. Ook konden enkele baaneigenschappen van deze exokometen, zoals de vorm en de stand van de baan en de afstand tot de ster, worden afgeleid. Deze analyse van honderden exokometen binnen één exoplanetenstelsel is uniek. Ze heeft aan het licht gebracht dat er sprake is van twee afzonderlijke families van exokometen: een familie van oude kometen waarvan de banen worden beteugeld door een zware planeet [1], en een familie die waarschijnlijk is voortgekomen uit het recent uiteenvallen van één of enkele grotere objecten. Ook in ons eigen zonnestelsel bestaan verschillende families van kometen.
De exokometen van de eerste familie vertonen een verscheidenheid aan banen, maar produceren niet veel gas en stof. Dit wijst erop dat hun ijsvoorraad door achtereenvolgende naderingen van Bèta Pictoris uitgeput is geraakt [2]. De exokometen van de tweede familie zijn veel actiever en volgen ook vrijwel identieke banen [3]. Dit wijst erop dat de leden van deze familie een gezamenlijke oorsprong hebben: waarschijnlijk een groter, uiteengevallen object waarvan de brokstukken een baan volgen die rakelings langs de ster gaat. Flavien Kiefer concludeert: ‘Voor het eerst zijn middels statistisch onderzoek de fysische eigenschappen en banen van een groot aantal exokometen bepaald. Dit onderzoek biedt een opmerkelijke kijk op de processen die 4,5 miljard jaar geleden optraden in het pas gevormde zonnestelsel.’
Noten
[1] Met behulp van hogeresolutiebeelden, verkregen met adaptieve optiek, is ook een planeet ontdekt (Bèta Pictoris b) die op een afstand van ongeveer een miljard kilometer om de ster draait.
[2] Bovendien zijn de banen van deze kometen (qua excentriciteit en stand) precies zoals voorspeld voor kometen die in baanresonantie zijn met een zware planeet. De eigenschappen van de komeetbanen van de eerste familie laten zien dat deze planeet ongeveer 700 miljoen kilometer van de ster verwijderd moet zijn – niet ver van waar de planeet Bèta Pictoris b is ontdekt.
[3] In dat opzicht lijken ze op de kometen van de Kreutz-familie in ons zonnestelsel, of op de brokstukken van komeet Shoemaker-Levy 9, die in juli 1994 op Jupiter insloegen.
Meer informatie
De resultaten van dit onderzoek staan in het artikel ‘Two families of exocomets in the Beta Pictoris system’, dat op 23 oktober 2014 in het tijdschrift Nature zal verschijnen.
Het onderzoeksteam bestaat uit F. Kiefer (Institut d’astrophysique de Paris [IAP], CNRS, Université Pierre & Marie Curie-Paris 6, Parijs, Frankrijk), A. Lecavelier des Etangs (IAP), J. Boissier (Institut de radioastronomie millimétrique, Saint Martin d’Hères, Frankrijk), A. Vidal-Madjar (IAP), H. Beust (Institut de planétologie et d'astrophysique de Grenoble [IPAG], CNRS, Université Joseph Fourier-Grenoble 1, Grenoble, Frankrijk), A.-M. Lagrange (IPAG), G. Hébrard (IAP) en R. Ferlet (IAP).
ESO is de belangrijkste intergouvernementele astronomische organisatie in Europa en de meest productieve sterrenwacht ter wereld. Zij wordt ondersteund door vijftien landen: België, Brazilië, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Italië, Nederland, Oostenrijk, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland. ESO voert een ambitieus programma uit, gericht op het ontwerpen, bouwen en beheren van grote sterrenwachten die astronomen in staat stellen om belangrijke wetenschappelijke ontdekkingen te doen. Ook speelt ESO een leidende rol bij het bevorderen en organiseren van samenwerking op astronomisch gebied. ESO beheert drie waarnemingslocaties van wereldklasse in Chili: La Silla, Paranal en Chajnantor. Op Paranal staan ESO’s Very Large Telescope (VLT), de meest geavanceerde optische sterrenwacht ter wereld, en twee surveytelescopen: VISTA werkt in het infrarood en is de grootste surveytelescoop ter wereld en de VLT Survey Telescope is de grootste telescoop die uitsluitend is ontworpen om de hemel in zichtbaar licht in kaart te brengen. ESO is ook de Europese partner van de revolutionaire telescoop ALMA, het grootste astronomische project van dit moment. Daarnaast bereidt ESO momenteel de bouw voor van de 39-meter Europese Extremely Large optical/near-infrared Telescope (E-ELT), die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.
