Foto: HST, JWST, Sturm et al.

Een internationaal team van sterrenkundigen onder Nederlandse leiding heeft voor het eerst een tweedimensionale inventaris gemaakt van ijs in een planeetvormende schijf van stof en gas rond een jonge ster. Ze deden dat met de James Webb-ruimtetelescoop. De onderzoekers publiceren hun bevindingen op 6 december in het vakblad Astronomy & Astrophysics.

IJs is belangrijk voor de vorming van planeten en kometen. Dankzij ijs klonteren stofdeeltjes aan elkaar tot grotere brokken waaruit planeten en kometen ontstaan. Daarnaast hebben inslagen van ijshoudende kometen waarschijnlijk bijgedragen aan de hoeveelheid water op aarde, waardoor haar zeeën gevormd zijn. Het ijs bevat ook de voor leven belangrijke atomen koolstof, waterstof, zuurstof en stikstof. IJs in planeetvormende schijven was echter nog nooit in detail in kaart gebracht. Dat komt doordat telescopen op aarde gehinderd worden door onze waterhoudende atmosfeer en omdat andere ruimtetelescopen niet groot genoeg waren om zulke zwakke objecten te detecteren. De James Webb-ruimtetelescoop lost deze problemen op.

Hamburger

De onderzoekers bestudeerden het sterlicht van de jonge ster HH 48 NE dat via zijn planeetvormende schijf op de ruimtetelescoop valt. De ster en schijf bevinden zich op zo'n 600 lichtjaar van de aarde in het zuidelijke sterrenbeeld Kameleon. De schijf ziet eruit als een hamburger, met twee heldere vlakken en een donkere balk, omdat we er vanaf de zijkant tegenaan kijken. Het sterlicht komt op zijn weg naar de telescoop veel moleculen van de schijf tegen. Daardoor ontstaan absorptiespectra met pieken die specifiek zijn voor elk molecuul. Het nadeel is dat er weinig licht op de telescoop terechtkomt, vooral van het dichtste stuk van de schijf in de donkere balk. Maar omdat de James Webb-ruimtetelescoop gevoeliger is dan alle andere telescopen vormt het geringe licht geen probleem.

De onderzoekers zagen in de absorptiespectra duidelijke pieken van waterijs (H2O), kooldioxide-ijs (CO2) en koolmonoxide-ijs (CO). Verder vonden ze aanwijzingen voor ijs van ammoniak (NH3), cyanaat (OCN–), carbonylsulfide (OCS) en zwaar kooldioxide (13CO2). Met de verhouding tussen gewoon kooldioxide en zwaar kooldioxide konden de onderzoekers voor de eerste keer berekenen hoeveel kooldioxide er in de schijf aanwezig is. Een van de interessante uitkomsten van het onderzoek is dat het koolmonoxide-ijs gemixt kan zijn met het minder vluchtige water- en kooldioxide-ijs, wat betekent dat het bevroren kan blijven in een groter gedeelte van de schijf.

Het onderzoek van Sturm et al. in een oogopslag. Linksboven het onderzochte gebied. Rechtsboven details over
het waargenomen licht en het waterijs. Onderaan een spectrum waarop pieken en dalen te zien zijn die
 veroorzaakt worden door diverse moleculen - Foto: Sturm et al.

Ice Age

"Het in kaart brengen van ijs in een planeetvormende schijf geeft belangrijke input voor theoretische studies naar de vorming van onze aarde, andere planeten in ons zonnestelsel en rond andere sterren. Met deze observaties kunnen we nu hardere uitspraken gaan doen over de natuurkunde en de scheikunde van de vorming van sterren en planeten," zegt de leider van dit onderzoek Ardjan Sturm (Universiteit Leiden).

"In 2016 bedachten we het onderzoeksprogramma Ice Age voor de James Webb-ruimtetelescoop. We wilden met Ice Age bestuderen hoe de ijsvormige bouwstenen van het leven evolueren tijdens hun reis vanaf de koude interstellaire wolken naar komeetvormende delen van jonge planetenstelsels. Nu komen de resultaten binnen. Dat is echt cool," zegt co-auteur Melissa McClure (Universiteit Leiden). Zij leidt het onderzoeksprogramma en publiceerde in januari 2023 de eerste Ice Age-ijswaarnemingen in moleculaire wolken.

De onderzoekers gaan in de nabije toekomst uitgebreidere spectra van dezelfde planeetvormende schijf bestuderen. Daarnaast kunnen ze nu naar andere planeetvormende schijven kijken. Als het koolmonoxide-ijs inderdaad gemixt is met water- en kooldioxide-ijs, kan dit het huidige beeld van de samenstelling van planeten veranderen. Uiteindelijk willen de onderzoekers zo meer te weten komen over de vorming en resulterende samenstelling van planeten, planetoïden en kometen.

Bron: Nederlandse Onderzoekschool voor Astronomie (NOVA)

Kris Christiaens

K. Christiaens

Medebeheerder & hoofdredacteur van Spacepage.
Oprichter & beheerder van Belgium in Space.
Ruimtevaart & sterrenkunde redacteur.

Dit gebeurde vandaag in 1975

Het gebeurde toen

België, Denemarken, Frankrijk, Duitsland, Italië, het Verenigd Koninkrijk, Nederland, Zweden, Spanje en Zwitserland ondertekenen in Parijs een conventie waardoor de Europese ruimtevaartorganisatie ESA wordt opgericht. Ierland ondertekend enkele maanden later eveneens deze conventie. Op 30 oktober 1980 gaat de ESA Conventie van kracht.

Ontdek meer gebeurtenissen

Redacteurs gezocht

Ben je een amateur astronoom met een sterke pen? De Spacepage redactie is steeds op zoek naar enthousiaste mensen die artikelen of nieuws schrijven voor op de website. Geen verplichtingen, je schrijft wanneer jij daarvoor tijd vind. Lijkt het je iets? laat het ons dan snel weten!

Wordt medewerker

Steun Spacepage

Deze website wordt aan onze bezoekers blijvend gratis aangeboden maar om de hoge kosten om de site online te houden te drukken moeten we wel het nodige budget kunnen verzamelen. Ook jij kunt uw bijdrage leveren door ons te ondersteunen met uw donatie zodat we u blijvend kunnen voorzien van het laatste nieuws en artikelen boordevol informatie.

74%

Sociale netwerken