Astronomen hebben een opmerkelijke ontdekking gedaan: ze hebben een schijf ontdekt rond een jonge ster in de Grote Magelhaense Wolk, een naburig sterrenstelsel. Het is voor het eerst dat zo’n schijf, die identiek is aan de planeet-vormende schijven in ons eigen Melkwegstelsel, in een ander sterrenstelsel is ontdekt. De nieuwe waarnemingen laten een zware jonge ster zien, die bezig is om materie uit zijn omgeving te verzamelen en een roterende schijf vormt. De ontdekking is gedaan met behulp van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Chili, waarin de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) partner is.
‘Toen ik in de ALMA-gegevens het eerste bewijs zag voor een roterende structuur, kon ik niet geloven dat we de eerste extragalactische accretieschijf hadden ontdekt. Het was een bijzonder moment,’ zegt Anna McLeod, universitair hoofddocent aan de Universiteit van Durham (VK) en hoofdauteur van het onderzoek dat vandaag in Nature is gepubliceerd. ‘We weten dat schijven van cruciaal belang zijn voor de vorming van sterren en planeten in ons Melkwegstelsel, en hier zien we voor het eerst direct bewijs hiervoor in een ander sterrenstelsel.’
Dit onderzoek is het vervolg op waarnemingen met het Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE)-instrument van ESO’s Very Large Telescope (VLT), die diep in een gaswolk in de Grote Magelhaense Wolk een jet van een ster-in-wording ontdekte, die de aanduiding HH 1177 kreeg. ‘We ontdekten dat deze jonge, zware ster een bundel van materie uitstoot, wat erop wijst dat zich rond de ster een accretieschijf aan het vormen is.’ aldus McLeod. Maar om te bevestigen dat deze schijf inderdaad bestaat, moest het team de beweging van het dichte gas rond de ster meten.
Materie die door een groeiende ster wordt aangetrokken, kan daar niet rechtstreeks naartoe vallen. In plaats daarvan wordt de toestromende materie platgedrukt tot een draaiende schijf rond de ster. Dichter naar het midden toe draait zo’n schijf sneller, en dit snelheidsverschil is het doorslaggevende bewijs dat het er een accretieschijf in het spel is. ‘Afhankelijk van hoe snel het gas dat het licht uitzendt naar ons toe of van ons af beweegt, verandert de frequentie van het ontvangen licht,’ legt Jonathan Henshaw, onderzoeker aan de Liverpool John Moores University (VK) en co-auteur van het onderzoek uit. ‘Dit is precies hetzelfde verschijnsel dat ervoor zorgt dat de toonhoogte van de sirene van een snel voorbijrijdende ambulance verandert wanneer deze je passeert en de frequentie van het geluid eerst toeneemt en dan weer daalt.’
Met de gecombineerde capaciteiten van ESO’s Very Large Telescope (VLT) en de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array,
waarin ESO partner is, is een schijf rond een jonge zware ster in een ander sterrenstelsel waargenomen. Waarnemingen van de
Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) van de VLT (links), tonen de moederwolk LHA 120-N 180B waarin dit stersysteem,
HH 1177 genaamd, voor het eerst is waargenomen. De afbeelding in het midden toont de bijbehorende jets.
Het bovenste deel van de jet is enigszins naar ons toe gericht en daardoor blauwverschoven; de onderste jet
verwijdert zich van ons en is daardoor roodverschoven. Waarnemingen met ALMA, rechts, hebben vervolgens
het bestaan aangetoond van de draaiende schijf rond de ster, waarvan de beide zijden eveneens
naar ons toe en van ons af bewegen - Foto: ESO/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/A. McLeod et al.
Met de gedetailleerde frequentiemetingen van ALMA konden de auteurs de karakteristieke draaiing van een schijf herkennen, waarmee de detectie van de allereerste schijf rond een extragalactische jonge ster een feit was.
Zware sterren, zoals de ster die bij dit onderzoek is waargenomen, zijn doorgaans moeilijk waarneembaar. Op het moment dat zich een schijf om hen heen vormt worden ze vaak aan het zicht onttrokken door het stoffige materiaal waaruit ze ontstaan. In de Grote Magelhaense Wolk, een sterrenstelsel 160.000 lichtjaar hiervandaan, is het materiaal waaruit nieuwe sterren worden geboren echter fundamenteel anders dan in ons Melkwegstelsel. Dankzij het geringere stofgehalte ter plaatse is HH 1177 niet meer gehuld in zijn natuurlijke cocon, waardoor astronomen – zij het van grote afstand – onbelemmerd zicht hebben op de vorming van sterren en planeten.
‘We bevinden ons in een tijdperk van snelle technologische vooruitgang als het gaat om astronomische faciliteiten,’ zegt McLeod. ‘Het is erg boeiend om te kunnen onderzoeken hoe sterren in een sterrenstelsel op zo’n enorme afstand bezig zich zijn zich te vormen.’
Meer informatie
Het onderzoeksteam bestaat uit A.F. McLeod (Centre for Extragalactic Astronomy, Vakgroep Natuurkunde, Universiteit van Durham, VK; Institute for Computational Cosmology, Vakgroep Natuurkunde, Universiteit van Durham, VK), P. D. Klaassen (UK Astronomy Technology Centre, Royal Observatory Edinburgh, VK), M. Reiter (Vakgroep Natuur- en Sterrenkunde, Rice University, VS), J. Henshaw (Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University, VK; Max-Planck-Institut für Astronomie, Duitsland), R. Kuiper (Faculteit Natuurkunde, Universität Duisburg-Essen, Duitsland) en A. Ginsburg (Department of Astronomy, Universiteit van Florida, VS).
De Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), een internationale astronomische faciliteit, is een samenwerkingsverband van ESO, de Amerikaanse National Science Foundation (NSF) en de National Institutes of Natural Sciences (NINS) van Japan, in samenwerking met de Republiek Chili. ALMA wordt gefinancierd door ESO (namens haar lidstaten), door de NSF in samenwerking met de National Research Council of Canada (NRC) en de National Science Council of Taiwan (NSC), en door NINS in samenwerking met de Academia Sinica (AS) in Taiwan en het Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI). De bouw en het beheer van ALMA worden geleid door ESO (namens haar lidstaten); door het National Radio Astronomy Observatory (NRAO), dat namens Noord-Amerika wordt bestuurd door de Associated Universities, Inc. (AUI), en namens Oost-Azië door het National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ). De overkoepelende leiding en het toezicht op bouw, ingebruikname en beheer van ALMA is in handen van het Joint ALMA Observatory (JAO).
De Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) stelt wetenschappers van over de hele wereld in staat om de geheimen van het heelal te ontdekken, ten bate van iedereen. Wij ontwerpen, bouwen en exploiteren observatoria van wereldklasse die door astronomen worden gebruikt om spannende vragen te beantwoorden en de fascinatie voor astronomie te verspreiden, en bevorderen internationale samenwerking op het gebied van de astronomie. ESO, in 1962 opgericht als intergouvernementele organisatie, wordt inmiddels gedragen door 16 lidstaten (België, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Ierland, Italië, Nederland, Oostenrijk, Polen, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland) en door het gastland Chili, met Australië als strategische partner. Het hoofdkwartier van de ESO en haar bezoekerscentrum en planetarium, de ESO Supernova, zijn gevestigd nabij München in Duitsland, maar onze telescopen staan opgesteld in de Chileense Atacama-woestijn – een prachtige plek met unieke omstandigheden voor het doen van hemelwaarnemingen. ESO exploiteert drie waarnemingslocaties: La Silla, Paranal en Chajnantor. Op Paranal staan ESO’s Very Large Telescope en Very Large Telescope Interferometer, evenals surveytelescopen zoals VISTA. Ook zal ESO op Paranal de Cherenkov Telescope Array South huisvesten en exploiteren – ’s werelds grootste en gevoeligste observatorium van gammastraling. Samen met internationale partners beheert ESO APEX en ALMA op Chajnantor, twee faciliteiten die de hemel waarnemen in het millimeter- en submillimetergebied. Op Cerro Armazones, nabij Paranal, bouwen wij ‘het grootste oog ter wereld’ – ESO’s Extremely Large Telescope. Vanuit onze kantoren in Santiago, Chili, ondersteunen wij onze activiteiten in het gastland en werken wij samen met Chileense partners en de Chileense samenleving.
