Uit de schijf kunnen exotische planeten geboren worden die lijken op Tatooine uit de Star Wars-films.

Kijken we naar ons eigen zonnestelsel, dan valt op dat deze opmerkelijk plat is. Alle planeten cirkelen in een soortgelijk vlak rond de zon. Maar dat is niet altijd zo, zo openbaart het object GW Orionis. Dit stelsel bestaat namelijk uit drie sterren die omringd worden door een vervormde, stuk getrokken schijf.

Protoplanetaire schijf
GW Orionis is een drievoudig stersysteem. Het stelsel bevindt zich op een afstand van iets meer dan 1300 lichtjaar in het sterrenbeeld Orion. Onderzoekers houden dit opmerkelijke stelsel al sinds 2008 nauwlettend in de gaten. Daarbij maakten de astronomen gebruik van het AMBER- en GRAVITY-instrument waar de Very Large Telescope (VLT) mee uitgerust is. En nu komen ze tot een opmerkelijke bevinding. “Onze beelden tonen een extreem geval waarbij de schijf niet plat is, maar kromgetrokken,” vertelt Stefan Kraus. “Ook zagen we een ring die zich uit de schijf heeft losgemaakt.” De gekantelde ring bevindt zich in het binnenste deel van de schijf, nabij de drie sterren.


De binnenste ring van GW Orionis. Te zien is dat dit object een gekromde planeet-vormende schijf heeft met een gekantelde ring. De SPHERE-opname (rechts) laat voor het eerst de schaduw zien die deze ring over de rest van de schijf werpt. De afbeelding links is een artistieke impressie van het centrale deel van de schijf, inclusief de ring. Afbeelding: ESO/L. Calçada, Exeter/Kraus et al.

Het betekent dat onderzoekers hier op een groepje sterren zijn gestuit dat omringd wordt door een uit elkaar getrokken planetaire schijf. Het resultaat is een kromgetrokken schijf met gekantelde ringen. De onderzoekers slaagden er tevens in om de zwaartekrachtsdans van de drie sterren in het systeem te onderzoeken om zo hun omloopbanen in kaart te brengen. “We hebben vastgesteld dat de drie sterren niet in hetzelfde vlak bewegen: hun banen zijn gekanteld ten opzichte van elkaar en ten opzichte van de schijf,” vertelt onderzoeker Alison Young. Dit suggereert dat de onderlinge, concurrerende zwaartekrachtsaantrekkingen van sterren in verschillende vlakken ertoe kan leiden dat hun schijven vervormd raken en aan flarden getrokken worden.

Opname
De onderzoekers namen het stelsel tevens waar met het SPHERE-instrument van de VLT en met Atacama Large Millimeter/submillimeter Array. De onderzoekers slaagden er vervolgens in om een opname te maken die bevestigt dat de binnenste ring gekanteld is. Bovendien konden ze met het SPHERE-instrument ook de schaduw zien die deze ring over de rest van de schijf werpt. Op die manier konden ze de driedimensionale vorm van de ring en de schijf reconstrueren.

Maar dat is nog niet eens het enige opmerkelijke. Het nieuwe onderzoek onthult namelijk dat de binnenste ring zo’n 30 aardmassa’s aan stof bevat. En dat zou voldoende moeten zijn voor de vorming van planeten. “Planeten die binnen zo’n gekantelde ring ontstaan zullen in sterk gehelde banen om de ster draaien,” legt onderzoeker Alexander Keplin uit. “We voorspellen dan ook dat bij toekomstige zoekacties tal van planeten in wijde, gekantelde banen ontdekt zullen worden.”

Jonge planeten
Of GW Orionis daadwerkelijk planeten bezit, moet toekomstig onderzoek uitwijzen. Wel stelde een eerder onderzoek dat de kans vrij groot is. “We denken dat het uiteenvallen van de schijf alleen verklaarbaar is als zich een planeet tussen deze ringen bevindt,” zegt onderzoeker Jiaqing Bi die leiding gaf aan de vorige studie naar GW Orionis. Zijn team ontdekte drie stofringen in de ALMA-waarnemingen, waarvan de buitenste de grootste is die ooit in een protoplanetaire schijf is waargenomen.


Star Wars
Samen met het nieuwe onderzoek wijst dit er dus op dat zich in de gekantelde ringen rond meervoudige sterren exotische planeten geboren kunnen worden. En deze kunnen weleens wat weg hebben van de afgelegen planeet Tatooine uit de Star Wars-films. Omdat meer dan de helft van alle sterren aan de hemel met één of meer begeleiders geboren zijn, zou dit weleens kunnen betekenen dat er een nog onbekende populatie van exoplaneten bestaat die in sterk gekantelde banen en op ruime afstanden om hun ster cirkelen.

Astronomen hopen deze planeten natuurlijk aan het licht te brengen. En mogelijk zal Extremely Large Telescope daar een handje bij kunnen helpen; een kolossale telescoop die ESO momenteel in de Atacama-woestijn aan het bouwen is. Het is de grootste optische/nabij-infraroodtelescoop ter wereld, gemaakt om het onvoorstelbare te ontdekken. De telescoop heeft drie belangrijke doelstellingen: proberen om de eigenschappen van de atmosferen van aardachtige exoplaneten te meten, op jacht gaan naar de eerste sterren en sterrenstelsels die kort na de oerknal ontstonden en gedetailleerd onderzoek doen naar individuele sterren in nabijgelegen sterrenstelsels. Naar verwachting zal de telescoop – als alles meezit – in 2025 operationeel zijn. Toekomstige waarnemingen zullen astronomen dan helpen om de aard van GW Orionis volledig te ontrafelen. En misschien dat onderzoekers dan ook op jonge planeten zullen stuiten die mogelijk rond de drie sterren cirkelen.

Meer weten…
…over de Extremely Large Telescope? Lees dan het complete interview met Tim de Zeeuw.