Vergeet de term ‘moederster’: sterren en planeten lijken soms eerder broertjes en zusjes te zijn.

Lang werd gedacht dat planeten zich vormen rond volwassen sterren. Dat komt omdat de meeste stofschijven – de ring rond een ster waaruit planeten geboren worden – aangetroffen zijn rond sterren die al het grootste deel van hun massa verzameld hebben. Onderzoekers komen in een nieuwe studie echter tot een bijzondere ontdekking. Want ze hebben planeten ontdekt rond een jonge ster die zelf nog lang niet volgroeid is.

IRS 63
Met behulp van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) namen onderzoekers de jonge protoster IRS 63 onder de loep. Dit systeem bevindt zich op zo’n 470 lichtjaar afstand van de aarde. De jonge ster ligt diep verscholen in de dichte interstellaire wolk L1709 – een stervormingsgebied – in het sterrenbeeld Slangendrager. Jonge sterren zoals IRS 63 zijn nog omhuld door een grote, massieve deken van gas en stof waar hij de materie vandaan haalt om groter te groeien.


Broertjes en zusjes
Astronomen hebben in veel systemen die ouder zijn dan een miljoen jaar – nadat de protosterren het grootste deel van hun massa verzameld hebben – grote aantallen stofringen aangetroffen. Maar IRS 63 blijkt anders. De ster is nog geen 500.000 jaar oud en nog lang niet volgroeid. Toch beschikt de ster over een stofschijf met meerdere openingen en stofringen; plekken waar planeten het levenslicht zien. “Vroeger dachten we dat sterren eerst zelf volwassen werden en daarna pas moeder werden van planeten,” zegt onderzoeker Dominique Segura-Cox. “Maar nu zien we dat jonge sterren en planeten samen opgroeien en evolueren. Ze lijken dus eerder broertjes en zusjes.”

Foto van de jonge planeetvormende stofringen rond de proto-ster IRS 63, die minder dan 500.000 jaar oud is. Afbeelding: MPE/D. Segura-Cox

Hoe eerder een planeet overigens ontstaat, hoe groter zijn overlevingskans, zo stellen de onderzoekers. Planeten worden tijdens hun vroege ontwikkeling geconfronteerd met enkele grote uitdagingen. Ze moeten bijvoorbeeld groeien uit minuscule stofdeeltjes, kleiner dan huisstof hier op aarde. Maar zelfs nadat het stof samenklontert om een heuse ‘planeetembryo’ te vormen, zou de planeet-in-wording nog steeds kunnen afsterven als hij naar binnen spiraalt en zo door de centrale protoster wordt opgeslokt. Als een planeet zich echter al heel vroeg en op grote afstand van een protoster begint te vormen, is de kans dat hij deze dreigende vernietiging overleeft, vele malen groter.

Materiaal
Het team ontdekte dat er 0,5 Jupitermassa aan stof is opgehoopt op ongeveer 20 au (Astronomische Eenheid, de afstand aarde-zon) van IRS 63 vandaan – een afstand vergelijkbaar met de baan van Uranus in ons zonnestelsel. Omdat er slechts 0,03 Jupitermassa aan vast materiaal nodig is voor de totstandkoming van een planeetkern, is de kans groot dat er rond IRS 63 een gigantische gasplaneet geboren zal worden.


Planeetvorming
Uit de bevindingen blijkt dus dat er al planeten kunnen ontstaan terwijl de ster zelf nog niet volwassen is. Een interessante ontdekking met belangrijke implicaties. “Dit laat zien dat we ons moeten concentreren op de jongste systemen om planeetvorming echt goed te gaan doorgronden,” zegt onderzoeker Jaime Pineda. Er zijn bijvoorbeeld steeds meer aanwijzingen dat ook Jupiter uit ons eigen zonnestelsel mogelijk veel verder van de zon is ontstaan dan waar hij zich nu bevindt; mogelijk zelfs voorbij de baan van Neptunus. Vervolgens is de gasreus vermoedelijk naar binnen gemigreerd, naar zijn huidige locatie. Hetzelfde kan mogelijk rond IRS 63 gebeuren, aangezien de onderzoekers op geruime afstand van de ster voldoende materiaal voor de vorming van een planeet hebben aangetroffen. Het betekent dat er mogelijk planeten worden geboren op dezelfde manier waarop Jupiter vermoedelijk is gevormd.

Het stersysteem naast de banen van planeten in ons eigen zonnestelsel. De twee blijken veel overeenkomsten te hebben. Afbeelding: MPE/D. Segura-Cox

Sowieso lijken er interessante overeenkomsten te zijn tussen het stersysteem en ons eigen zonnestelsel. “De grootte van de schijf lijkt bijvoorbeeld erg op die van ons zonnestelsel,” legt Segura-Cox uit. “Bovendien heeft de protoster slechts net iets minder massa dan onze zon. En dat betekent dat het bestuderen van zulke jonge, planeetvormende schijven rond jonge sterren ons belangrijke inzichten kan verschaffen in onze eigen oorsprong.”

Wist je dat…

…onderzoekers er onlangs in slaagden om de protoplanetaire stofschijven op beeld vast te leggen? Het betreft één van de meest gedetailleerde foto’s die ooit van dit soort schijven zijn gemaakt. Bovendien onthullen ze belangrijke kenmerken en details van protoplanetaire schijven. En dus werpen ze nieuw licht op hoe planetaire systemen – inclusief de onze – het levenslicht zien.