De vondst roept een hoop vragen op.

De ster CI Tau stond al als bijzonder te boek. Eerder ontdekten astronomen rond de ster namelijk een hete Jupiter: een enorme planeet die zeer dicht bij de moederster staat. Het was een primeur: nog niet eerder was bij zo’n jonge ster – CI Tau is slechts twee miljoen jaar oud (zie kader) – een hete Jupiter aangetroffen. Maar nieuwe waarnemingen met behulp van het Atacama Large Milliemeter/submillimeter Array (ALMA) onthult nu dat de hete Jupiter niet alleen is. Rond CI Tau zouden nog zeker drie reuzenplaneten cirkelen.

Piepjong
CI Tau is twee miljoen jaar oud. Dat lijkt misschien een respectabele leeftijd, maar voor een ster is het eigenlijk piepjong. Ter vergelijking: onze zon gaat al zo’n 4,5 miljard jaar mee.

De onderzoekers trekken die conclusie nadat ze de protoplanetaire schijf van CI Tau bestudeerden. Dit is een gas- en stofschijf die we rond jonge sterren aantreffen. In de schijf troffen ze drie duidelijke ‘gaten’ aan die – afgaand op modellen – het best te verklaren zijn door de aanwezigheid van drie grote planeten die rond CI Tau cirkelen en onderweg hun banen schoonvegen.

Banen
De banen van de vier planeten lopen sterk uiteen. De afstand tussen de eerder ontdekte hete Jupiter en CI Tau is grofweg vergelijkbaar met de afstand tussen Mercurius en onze zon. De afstand tussen de verste planeet en CI Tau is drie keer groter dan de afstand tussen de zon en Neptunus. Ook de massa’s van de planeten verschillen: de binnenste twee – waaronder dus ook de eerder ontdekte hete Jupiter – zouden een massa hebben die respectievelijk 1 en 10 keer groter is dan de massa van ‘onze’ Jupiter. De massa van de twee buitenste planeten hebben een massa die ongeveer vergelijkbaar is met die van Saturnus.

Een artistieke impressie van de protoplanetaire schijf rond CI Tau. In de schijf zouden zich vier reuzenplaneten ophouden. Afbeelding: Cathie Clarke / Sarah Collins / University of Cambridge.

Vragen
Het bijzondere systeem roept een hoop vragen op. Voor zover we op dit moment weten, herbergt ongeveer 1 procent van de sterren minstens 1 hete Jupiter, maar de meeste hete Jupiters die we kennen zijn honderden keren ouder dan CI Tau. Ook de locatie van de hete Jupiter ten opzichte van zijn drie ‘zusjes’ roept een hoop vragen op: hebben die andere planeten de hete Jupiter met hun zwaartekracht richting de moederster gedwongen? En is dit dan misschien de manier waarop hete Jupiters doorgaans ontstaan? En als dat zo is, hoe zijn de buitenste planeten in het stelsel – de meest afgelegen planeet staat op een 1000 keer grotere afstand van de moederster dan de hete Jupiter – dan precies ontstaan? “Planeten met een massa à la die van Saturnus zouden ontstaan door eerst een vaste kern en vervolgens een laag gas daar omheen te vormen,” legt onderzoeker Cathie Clarke uit. “Maar deze processen zouden op grote afstand van de ster heel traag verlopen. De meeste modellen zouden het dan ook heel lastig vinden om planeten van deze massa op zo’n grote afstand te verklaren.”

De onderzoekers hopen dat vervolgonderzoek hun prangende vragen kan helpen beantwoorden. Zo zou het goed zijn om het CI Tau-systeem op verschillende golflengtes te bestuderen, om zo meer te weten te komen over de eigenschappen van de protoplanetaire schijf en de planeten. Daarnaast kan ook het bestuderen van andere planetenstelsels in wording helpen om meer inzicht te krijgen in hoe dergelijke stelsels nu precies ontstaan en evolueren.