Met een reeks onderzoeken heeft een team van astronomen nieuw licht geworpen op het fascinerende en complexe proces van de planeetvorming. De weergaloze opnamen, vastgelegd met de Very Large Telescope (VLT) van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) in Chili, vormen een van de grootste inventarisaties van planeet-vormende schijven die ooit zijn gedaan. De onderzoeken omvatten waarnemingen van meer dan tachtig jonge sterren, waaromheen mogelijk planeten aan het ontstaan zijn.
Dit levert astronomen een schat aan gegevens en unieke inzichten op over de manier waarop planeten in verschillende delen van ons sterrenstelsel ontstaan. ‘Dit is echt een omslag binnen ons onderzoeksgebied,’ zegt Christian Ginski, docent aan de Universiteit van Galway (Ierland) en hoofdauteur van een van de drie nieuwe onderzoeksartikelen die vandaag in Astronomy & Astrophysics zijn gepubliceerd. ‘We hebben de overstap gemaakt van de diepgaande studie van afzonderlijke stersystemen naar dit enorme overzicht van complete stervormingsgebieden.’
Tot op heden zijn meer dan vijfduizend planeten ontdekt die om andere sterren dan de zon draaien, vaak in stelsels die duidelijk verschillen van ons eigen zonnestelsel. Om te begrijpen waar en hoe deze diversiteit ontstaat, moeten astronomen de stof- en gasrijke schijven rond jonge sterren waarnemen – de kraamkamers van het planeetvormingsproces. Deze zijn het best te vinden in de enorme gaswolken waarin de sterren zelf worden gevormd. De nieuwe beelden laten zien dat planeet-vormende schijven net zo divers zijn als volgroeide planetenstelsels. ‘Sommige van deze schijven vertonen enorme spiraalarmen, die vermoedelijk worden aangedreven door het subtiele ballet van rondcirkelende planeten,’ zegt Ginski. ‘Andere vertonen ringen en grote holtes die door planeten-in-wording zijn uitgesleten, terwijl weer andere egaal lijken en zich bijna niets van de drukte om hen heen aantrekken,’ voegt Antonio Garufi, astronoom aan het Astrofysisch Observatorium van Arcetri van het Italiaanse Nationale Instituut voor Astrofysica (INAF) en hoofdauteur van een van de artikelen, toe.
Het team onderzocht in totaal 86 sterren in drie verschillende stervormingsgebieden binnen ons Melkwegstelsel: Taurus en Kameleon I, beide op ongeveer zeshonderd lichtjaar van de aarde, en Orion, een gasrijke wolk op een afstand van ongeveer 1600 lichtjaar waarvan bekend is dat deze de geboorteplaats is van diverse sterren die meer massa hebben dan de zon. De waarnemingen zijn gedaan door een groot internationaal team van wetenschappers uit meer dan tien landen. De dataset leverde verschillende belangrijke inzichten op. In de Orionwolk ontdekte het team bijvoorbeeld dat omvangrijke planeet-vormende schijven minder vaak voorkomen bij sterren in groepen van twee of meer. Dit is een belangrijk resultaat, omdat de meeste sterren in ons Melkwegstelsel, anders dan de zon, een of meer begeleiders hebben. Daarnaast suggereert het ongelijkmatige uiterlijk van de schijven in dit gebied dat zich daarin zware planeten verschuilen, die ervoor kunnen zorgen dat de schijven kromtrekken en scheef komen te staan.
Foto: ESO/C. Ginski, A. Garufi, P.-G. Valegård et al.
Hoewel planeet-vormende schijven zich kunnen uitstrekken over afstanden honderden keren groter dan de afstand tussen de aarde en de zon, zijn ze dermate ver van ons verwijderd dat ze zich als nietige stipjes vertonen. Om deze schijven te kunnen waarnemen, maakte het team gebruik van het geavanceerde Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch instrument (SPHERE) van ESO’s VLT. Het ultramoderne adaptieve optische systeem van SPHERE corrigeert de beeldverstorende effecten van de aardatmosfeer, wat haarscherpe beelden van de schijven oplevert. Hierdoor was het team in staat om schijven vast te leggen rond sterren van amper een halve zonsmassa, die normaal gesproken te zwak zijn voor de meeste andere instrumenten van dit moment.
Aanvullende gegevens voor het onderzoek werden verkregen met het X-shooter-instrument van de VLT, waarmee astronomen konden bepalen hoe jong en hoe zwaar de sterren zijn. De Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), waarin ESO partner is, hielp het team om meer te weten te komen over de hoeveelheid stof rondom sommige sterren. Naarmate de technologie vordert, hoopt het team nog dieper in het hart van planeet-vormende stelsels te kunnen duiken. De 39 meter grote spiegel van ESO’s toekomstige Extremely Large Telescope (ELT), bijvoorbeeld, zal het team in staat stellen om de naaste omgeving van jonge sterren te onderzoeken, waar zich rotsachtige planeten zoals de onze zouden kunnen vormen.
Voor nu bieden de spectaculaire nieuwe beelden de onderzoekers een schat aan gegevens om het vraagstuk van de planeetvorming te ontrafelen. ‘Het is bijna poëtisch dat de processen die ons dichter bij de vorming van planeten, en uiteindelijk ook het ontstaan van leven in ons zonnestelsel leiden, zo wonderschoon zijn,’ besluit Per-Gunnar Valegård, promovendus aan de Universiteit van Amsterdam, die leiding gaf aan het Orion-onderzoek. Valegård, die tevens parttime docent is aan de International School Hilversum, hoopt dat de beelden zijn leerlingen zullen inspireren om in de toekomst wetenschapper te worden.
Bron: ESO
