kometenfabriek

Wetenschappers hebben rond een jonge ster een gebied gevonden waarin stofdeeltjes ongehinderd samen kunnen klonteren en grotere objecten kunnen vormen. De ontdekking beantwoordt een zeer prangende vraag in de astronomie: hoe kunnen stofdeeltjes zo groot worden dat ze kometen of zelfs planeten gaan vormen?

Het lijkt de gewoonste zaak van de wereld: een ster met daaromheen een aantal planeten. Dankzij geavanceerde telescopen ontdekken we steeds meer van dit soort planetenstelsels. Maar hoe die planeten precies ontstaan, is nog altijd onduidelijk. Onderzoekers zijn het er wel over eens dat de stofdeeltjes rondom een ster uiteindelijk een planeet vormen, maar hoe ze dat precies doen?

Computermodellen
In het verleden hebben computermodellen al aangetoond dat stofdeeltjes met elkaar botsen, aan elkaar blijven plakken en zo gaandeweg groeien. Maar die modellen lieten ook zien dat deze steeds groter wordende korrels ook weer met elkaar in botsing konden komen en dan net zo gemakkelijk weer uit elkaar spatten. En zelfs als een korrel elke botsing weet te vermijden, wacht deze volgens de modellen nog een droevig lot. Door de wrijving met stof en gas in de stofschijf zouden de korrels zich al snel naar het hart van de stofschijf bewegen, waar de ster ze verorbert nog voordat ze werkelijk groot kunnen worden. Kortom: de modellen wezen erop dat een planeet eigenlijk onmogelijk kon ontstaan. Tenzij…er een gebied is rondom de ster waar de stofdeeltjes ongehinderd kunnen blijven groeien. Net zolang tot ze groot genoeg zijn om zelfstandig te blijven bestaan. En nu hebben onderzoekers voor het eerst zo’n gebied gevonden.

Stofval
De astronomen ontdekten het gebied met behulp van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Ze richtten ALMA op de stofschijf rondom de jonge ster Oph-IRS 48. Ze ontdekten zo dat de ster omringd wordt door een ring van gas. In die ring bevindt zich een centraal gat dat waarschijnlijk is ‘schoongeveegd’ door een (nog) niet waarneembare planeet of begeleidende ster. Eerder onderzoek toonde al aan dat ook kleine stofdeeltjes zo’n ringstructuur kunnen vormen. Maar ALMA toont nu aan dat grotere stofdeeltjes (met afmetingen van millimeters) een heel andere verdeling laten zien. “Aanvankelijk kwam de vorm van het stof op de opname als een complete verrassing,” vertelt onderzoeker Nienke van der Marel. “In plaats van de verwachte ring zagen we een duidelijke cashewnootvorm! We moesten onszelf ervan overtuigen dat deze structuur echt was, maar het sterke signaal en de scherpte van de ALMA-waarnemingen lieten geen ruimte voor twijfel. Toen beseften we wat we ontdekt hadden.” De onderzoekers hadden een ‘stofval’ ontdekt: een gebied waarin stofdeeltjes als het ware in de val lopen en door met elkaar te botsen steeds groter kunnen worden. Zo’n stofval ontstaat als grotere stofdeeltjes zich in de richting van gebieden met een hogere druk bewegen. Zo’n hogedrukgebied ontstaat door bewegingen van gas aan de rand van een gat.

Kometenfabriek
De stofval die nu rond Oph-IRS 48 is ontdekt, kan stofdeeltjes dus laten groeien. Maar: slechts tot beperkte grootte. “We kijken waarschijnlijk naar een soort kometenfabriek, want de omstandigheden maken het mogelijk dat de deeltjes tot komeetafmetingen uitgroeien. Het is niet waarschijnlijk dat het op deze afstand van de ster tot de vorming van volgroeide planeten komt.”

Maar in de toekomst kan het onderzoek van Van der Marel en collega’s ons wel eens helpen om planeten in wording op te sporen. ALMA kan dan op zoek gaan naar stofvallen die zich dichter bij de moederster bevinden en waar dezelfde mechanismen een rol spelen. “Zulke stofvallen zouden werkelijk de kraamkamers van nieuwe planeten zijn.”