De nieuwe waarnemingen scheppen meer duidelijkheid over hoe het er in de kraamkamer van planeten aan toe gaat.

We weten grofweg wel hoe planeten ontstaan. Ze komen voort uit een enorme gas- en stofschijf rond pasgeboren sterren. Deze protoplanetaire schijven kunnen wel honderden miljoenen kilometers groot zijn en bestaan uit fijne deeltjes die door de tijd heen samenklonteren en uit kunnen groeien tot planeten. Maar de details van dit hele proces zijn ons nog onbekend.

Structuren in de schijf
Zo weten we bijvoorbeeld dat door de interactie tussen protoplanetaire schijven en hun planeten-in-wording allerlei structuren in de schijven kunnen ontstaan. Denk aan enorme ringen, donkere leegtes en spiraalarmen. Maar er is nog geen verband ontdekt tussen die structuren en de planeten die ze hebben veroorzaakt. Dankzij SPHERE – een nieuw instrument op de Very Large Telescope (VLT) – komt daar verandering in. Het instrument kan namelijk de structuren in de stof- en gasschijven rond jonge sterren rechtstreeks vastleggen.

Hier zie je de schijf rond de jonge ster RXJ1615. Afbeelding: ESO, J. de Boer et al.

Hier zie je de schijf rond de jonge ster RXJ1615. Afbeelding: ESO, J. de Boer et al.

RXJ1616
En dat heeft het instrument nu bijvoorbeeld gedaan voor de jonge ster RXJ1615. Deze ster – die zich op zo’n 600 lichtjaar van de aarde bevindt – blijkt een complex stelsel van concentrische ringen rond zich heen te hebben. Deze ringen doen qua vorm (niet qua afmetingen) aan de ringen van Saturnus denken. Slechts zelden hebben onderzoekers zo’n complexe structuur in een protoplanetaire schijf gespot. Wat ook bijzonder is, is dat dit stelsel nog piepjong is. Het stelsel zou zo’n 1,8 miljoen jaar oud zijn en onderzoekers vermoeden dat het planeetvormingsproces nog in volle gang is.

De schijf rond de ster HD97048. Afbeelding: ESO.

De schijf rond de ster HD97048. Afbeelding: ESO.

Nog meer symmetrie
Onderzoekers bestudeerden daarnaast nog een andere jonge ster: HD97048. Ook deze ster blijkt concentrische ringen in zijn protoplanetaire schijf te hebben. En daarmee zijn er dus overeenkomsten tussen de schijf van RXJ1615 en HD97048. En dat is opmerkelijk, aangezien de meeste stof- en gasschijven rond jonge sterren gekenmerkt worden door asymmetrische spiraalarmen, leemten en wervelingen. Dankzij deze ontdekkingen is het aantal bekende protoplanetaire schijven met meerder symmetrische ringen dan ook in één klap aanzienlijk toegenomen.

Asymmetrie in real-time
Verder bestudeerden onderzoekers ook de ster HD135344B. Deze ster is al vaker goed onderzocht, maar toch wisten onderzoekers met SPHERE nog iets nieuws te ontdekken. Zo troffen ze nieuwe structuren in de protoplanetaire schijf van de ster aan: een grote centrale leemte en twee spiraalarmen. De astronomen denken dat deze veroorzaakt worden door één of meer zware planeten in wording die uiteindelijk uit zullen groeien tot Jupiter-achtige hemellichamen. Ook zijn er vier donkere vegen gespot: waarschijnlijk zijn dit de schaduwen van bewegend materiaal in de schijf van de ster. Eén van die vegen is in de periode waarin de onderzoekers deze ster bestudeerden, duidelijk veranderd. Het betekent dat onderzoekers bij deze ster in real-time getuige zijn van planetaire evolutie. En dat is vrij uniek.

De schijf rond de ster HD135344B. Afbeelding: ESO, T. Stolker et al.

De schijf rond de ster HD135344B. Afbeelding: ESO, T. Stolker et al.

De waarnemingen resulteren in drie papers (1, 2, 3) die weer iets meer inzicht geven in hoe het er in een protoplanetaire schijf aan toe gaat. Maar er valt natuurlijk nog veel meer te ontdekken in deze schijven die – zoals de waarnemingen bewijzen – ook nog eens veranderlijk zijn. Gaandeweg komen we echter steeds dichterbij een beter begrip van de wijze waarop planeten de vorm van de schijf waaruit ze voortkomen, beïnvloeden.