stofschijf

Voor het eerst hebben wetenschappers de sneeuwgrens rondom een andere ster direct gefotografeerd. Een internationaal team van onderzoekers gebruikte daarvoor de Atacama Large Millimeter Array (ALMA). Het is goed om te weten waar de sneeuwgrens ligt in een piepjong planetenstelsel, omdat plakkerige sneeuw het planeetvormingsproces kan versnellen.

Net als bergen op aarde hebben ook stofschijven rondom sterren een sneeuwgrens. Op aarde ligt deze grens op het punt waar vocht in de lucht in sneeuw verandert. Voor jonge sterren geldt iets vergelijkbaars. Verder bij de ster vandaan wordt het kouder, waardoor moleculen als koolstofdioxide, methaan en koolstofmonoxide in sneeuw veranderen. Deze moleculen krijgen een plakkerige coating, waardoor de deeltjes sneller samenklonteren. Hierdoor neemt de hoeveelheid vaste materie toe, waardoor er sneller planeten ontstaan.

Leven?

Koolstofmonoxideijs is nodig voor de vorming van methanol. Dit is een bouwsteen van complexere organische moleculen. Sneeuw vormt dus een essentiële stap in het ontstaan van leven. Mogelijk brachten ijskoude kometen deze complexe bouwstenen voor leven naar de jonge aarde, waar – volgens aanhangers van de evolutietheorie – al het leven uit is ontstaan.

Het grote verschil is dat de sneeuwgrens op aarde vaak op één specifiek punt begint, terwijl dit in de ruimte niet zo is. Dit komt omdat een planetenstelsel uit allerlei verschillende moleculen bestaat. De sneeuwgrens voor water ligt dichter bij de ster dan de grens voor koolstofmonoxide. Als we kijken naar ons eigen zonnestelsel, dan ligt de sneeuwgrens voor water tussen de banen van Mars en Jupiter. De sneeuwgrens voor koolstofmonoxide ligt bij de baan van Neptunus.

TW Hydrae
Astronomen hebben de sneeuwgrens van koolstofmonoxide waargenomen rond TW Hydrae. Dit is een jonge ster op een afstand van 175 lichtjaar bij de aarde vandaan. Dit zonnestelsel vertoont veel overeenkomsten met ons zonnestelsel, toen het maar een paar miljoen jaar oud was. Onlangs vonden wetenschappers een vormende exoplaneet bij TW Hydrae.

Een foto van de sneeuwgrens rondom TW Hydrae.

Een foto van de sneeuwgrens rondom TW Hydrae.

Diazenylium
De astronomen gebruikten een trucje om de sneeuwgrens te fotograferen. Ze zochten niet naar de sneeuw zelf, maar naar een molecuul dat diazenylium wordt genoemd. Dit molecuul zendt straling uit in het millimetergebied van het spectrum en kan dus relatief makkelijk gevonden worden door een telescoop als ALMA. De diazenyliummoleculen worden afrgebroken op plekken waar koolstofmonoxidegas aanwezig is. Ze zijn dus alleen waarneembaar in gebieden waar koolstofmonoxide in sneeuw is veranderd. Daarmee verandert de jacht op koolstofmonoxidesneeuw dus in een zoektocht naar diazenylium.

De sneeuwgrens van koolstofmonoxide ligt op een afstand van dertige astronomische eenheden bij TW Hydrae vandaan. Dit is vergelijkbaar met de afstand van de zon naar Neptunus, dus deze grens ligt op ongeveer dezelfde lijn als in ons zonnestelsel.

Volledige array
“Bij deze waarnemingen hebben we slechts 26 van ALMA’s uiteindelijke aantal van 66 antennes gebruikt,” zegt Michiel Hogerheijde van de Sterrewacht Leiden. “We zijn ervan overtuigd dat waarnemingen met de volledige array straks nog veel meer van deze ontdekkingen gaan opleveren en meer inzicht in het ontstaan en de ontwikkeling van planeten zullen verschaffen – daar kun je op wachten.”