Dit onthult de manier waarop planeten hun atmosfeer verwerven.

Rond de jonge ster HD 163296 cirkelen drie zogenoemde ‘protoplaneten’. Dit zijn zulke jonge planeten, dat ze zelfs nog niet helemaal af zijn. De ster staat op zo’n 330 lichtjaar van de aarde en is nog maar vier miljoen jaar oud (ter vergelijking: onze zon gaat al een slordige 1000 keer langer mee). Met behulp van de Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) besloten onderzoekers het bijzondere planetaire systeem wat beter onder de loep te nemen. “De studie geeft ons een completer beeld van hoe planeten worden gevormd dan we ooit hadden kunnen dromen,” aldus onderzoeker Ted Bergin.

Protoplanetaire schijf
Planeten worden geboren in de gas- en stofschijf die zich rond een ster bevindt wanneer deze jong is, de zogenoemde protoplanetaire schijf. Door het materiaal waar deze schijven uit bestaan beter te bestuderen, kunnen onderzoekers niet alleen meer te weten komen over hoe planeten precies worden gevormd, maar ook over hoe zo’n planetair systeem evolueert.


Meer over HD 163296
Zoals gezegd cirkelen er rond de piepjonge ster HD 163296 dus zeker drie – eveneens jonge – planeten. Daar kwamen de onderzoekers achter door het bewegende gas in de schijf aan een inspectie te onderwerpen. Je kunt het bewegende gas in zo’n protoplanetaire schijf wel een beetje vergelijken met het water in een snel stromende rivier. Wanneer je een grote steen in het midden van die rivier legt, zal de stroming van het water op die plek veranderen. Zelfs als je de steen niet kunt zien, zou je uit de stroming van het water kunnen afleiden dat deze er is. Op vergelijkbare wijze leiden de onderzoekers uit bewegingen van gas in de protoplanetaire schijf van HD 163296 af dat deze drie planeten herbergt. Die planeten bevinden zich op 12 miljard, 21 miljard en 39 miljard kilometer van hun moederster. Dat is vergelijkbaar met respectievelijk 80, 140 en 260 keer de afstand tussen onze zon en de aarde. Waarschijnlijk hebben de planeten een massa die ongeveer overeenkomt met de massa van Jupiter.

Gaten
Het is bekend dat de protoplanetaire schijf rond HD 163296 uit verschillende ringen en gaten bestaat. Maar nu wordt nog beter duidelijk hoe die precies een wisselwerking met elkaar aangaan. “Het verbaasde ons hoe dynamisch de schijf is,” zegt onderzoeker Jaehan Bae. “Er gebeurt veel rond deze ster.” De onderzoekers vonden drie gebieden aan weerszijden waar gas in de gaten in de schijf stroomde. En dit zou goed kunnen betekenen dat planeten zich precies op deze plekken vormen.

Artistieke impressie van de gas- en stofschijf rond HD 163296. Gas stroomt in de gaten in de schijf, wat waarschijnlijk betekent dat hier planeten worden gevormd. Afbeelding: Robin Dienel, courtesy of the Carnegie Institution for Science

Atmosfeer
De studie onthult eveneens hoe deze planeten hun atmosfeer opdoen. “Planeten vormen zich in de middelste laag van de schijf, het zogenoemde middenvlak,” legt onderzoeksleider Richard Teague uit. “Dit is een koude plaats, afgeschermd van straling van de ster. We denken dat de gaten veroorzaakt door planeten warmer gas binnenbrengen uit de meer chemisch actieve buitenlagen van de schijf. En dit gas zal vervolgens de atmosfeer van de planeet gaan vormen.”

In een vervolgonderzoek willen de onderzoekers proberen de chemische samenstelling van dit gas te ontrafelen. “Door te achterhalen hoe materiaal door de schijf rond jonge sterren beweegt, kunnen we mogelijk meer exoplaneten vinden die zich nog aan het vormen zijn,” concludeert Bae. Het opsporen van nieuwe protoplaneten is erg belangrijk. We begrijpen namelijk nog steeds niet hoe planeten tot stand komen en waarom andere zonnestelsels zo sterk van het onze verschillen. Door planeten in wording te ontdekken en bestuderen, kunnen we daar mogelijk meer over te weten komen. “Dit zou ons echt kunnen helpen begrijpen hoe een planetair systeem tot stand komt en misschien zelfs mysteries ontrafelen over de evolutie van ons eigen zonnestelsel.”