Waarnemingen met de Very Large Telescope (VLT) van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) laten duidelijke tekenen zien van de vorming van een planeet. In de dichte schijf van stof en gas rond de jonge ster AB Aurigae hebben astronomen een opvallende spiraalstructuur met een ‘knik’ ontdekt die de plek aangeeft waar zich mogelijk een planeet aan het vormen is. Het waargenomen kenmerk zou het eerste directe bewijs kunnen zijn voor de geboorte van een babyplaneet.
‘Duizenden exoplaneten zijn tot nu toe ontdekt, maar er is weinig bekend over hun ontstaan’, zegt Anthony Boccaletti van de Sterrenwacht van Parijs van de PSL Universiteit (Frankrijk), die leiding gaf aan dit onderzoek. Astronomen weten dat planeten geboren worden door de samenklontering van koud gas en stof in de stofrijke schijven rond jonge sterren zoals AB Aurigae. De nieuwe waarnemingen met ESO’s VLT, die in Astronomy & Astrophysics zijn gepubliceerd, leveren belangrijke aanwijzingen op die wetenschappers meer inzicht geven in dit proces. ‘Om het moment van planeetvorming werkelijk te kunnen vastleggen, moeten we zeer jonge systemen waarnemen’, zegt Boccaletti. Maar tot nu toe konden astronomen geen opnamen maken van jonge schijven die genoeg details laten zien om de ‘knik’ te vinden die de plek aangeeft waar zich een babyplaneet aan het vormen is. Op de nieuwe opnamen is een prachtige spiraal van stof en gas rond AB Aurigae te zien – een ster op 520 lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Auriga (Voerman). Spiralen van dit type zijn een teken dat er babyplaneten aanwezig zijn die ‘het gas in de schijf verstoren ongeveer zoals de boeggolf van een boot het oppervlak van een meer verstoort,’ aldus Emmanuel Di Folco van het Astrofysisch Laboratorium van Bordeaux (LAB), Frankrijk, die eveneens aan het onderzoek heeft meegewerkt. Doordat de planeet om de centrale ster draait, neemt deze golf de vorm van een spiraalarm aan. De zeer heldere gele ‘knik’ nabij het centrum van de nieuwe opname van AB Aurigae, die ongeveer even ver van de ster is verwijderd als Neptunus van de zon, is een van de verstoorde plekken waarvan het onderzoeksteam aanneemt dat er planeetvorming plaatsvindt.
Waarnemingen van het AB Aurigae-systeem die enkele jaren geleden zijn gedaan met de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), waar ESO partner in is, leverden de eerste aanwijzingen voor actieve planeetvorming rond deze ster op. Op de ALMA-beelden ontdekten wetenschappers twee spiraalarmen van gas in de nabijheid van de ster, die zich in het hart van de schijf bevinden. Dat was voor Boccaletti en een team van astronomen uit Frankrijk, Taiwan, de VS en België reden om in 2019 en begin 2020 scherpere opnamen van de ster te maken met het SPHERE-instrument van ESO’s VLT in Chili. De SPHERE-beelden zijn de ‘diepste’ opnamen van het AB Aurigae-systeem die tot nu toe zijn gemaakt. Daarmee wordt bedoeld dat astronomen dankzij de gevoelige SPHERE-camera nu ook het zwakkere licht van kleine stofdeeltjes en straling uit het hart van de schijf konden zien. Op die manier hebben ze het bestaan van de spiraalarmen die voor het eerst met ALMA zijn gedetecteerd kunnen bevestigen en bovendien een andere opvallende structuur ontdekt: een ‘knik’ die erop wijst dat zich momenteel planeten aan het vormen zijn in de schijf. ‘De knik wordt door sommige theoretische modellen voor de planeetvorming voorspeld’, zegt co-auteur Anne Dutrey, ook van LAB. ‘Hij vormt de verbinding tussen twee spiralen, waarvan de ene vanaf de omloopbaan van de planeet naar binnen gaat en de andere naar buiten uitwaaiert. De twee komen bij de planeet-in-wording bij elkaar en zorgen ervoor dat deze zich kan voeden met het gas en stof van de schijf.’
ESO is momenteel bezig met de bouw van de 39-meter Extremely Large Telescope die bij zijn onderzoek van planeten buiten ons zonnestelsel zal kunnen voortbouwen op het geavanceerde onderzoek dat met ALMA en SPHERE is gedaan. Boccaletti denkt dat deze krachtige telescoop astronomen in staat zal stellen om nog gedetailleerdere opnamen te maken van planeten-in-wording. ‘We zouden dan direct en veel preciezer moeten kunnen zien hoe de dynamiek van het gas bijdraagt aan het planeetvormingsproces’, concludeert hij.
Meer informatie
De resultaten van dit onderzoek zijn te vinden in het artikel ‘Are we witnessing ongoing planet formation in AB Aurigae? A showcase of the SPHERE/ALMA synergy dat in Astronomy & Astrophysics verschijnt (doi: 10.1051/0004-6361/202038008).
Het onderzoeksteam bestaat uit A. Boccaletti (LESIA, Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Univ. Paris Diderot, Sorbonne Paris Cité, CNRS, Frankrijk), E. Di Folco (Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux, Université de Bordeaux, CNRS, Frankrijk [Bordeaux]), E. Pantin (Laboratoire CEA, IRFU/DAp, AIM, Université Paris-Saclay, Université Paris Diderot, Sorbonne Paris Cité, CNRS, Frankrijk), A. Dutrey (Bordeaux), S. Guilloteau (Bordeaux), Y.W. Tang (Academia Sinica, Institute of Astronomy and Astrophysics, Taipei, Taiwan), V. Piétu (IRAM, Domaine Universitaire, Frankrijk), E. Habart (Institut d’astrophysique spatiale, CNRS UMR 8617, Université Paris-Sud 11, Frankrijk), J. Milli (CNRS, IPAG, Univ. Grenoble Alpes, Frankrijk), T.L. Beck (Space Telescope Science Institute, Baltimore, MD, VS) en A.-L. Maire (STAR Institute, Universiteit van Luik, België).
ESO is de belangrijkste intergouvernementele astronomische organisatie in Europa en verreweg de meest productieve sterrenwacht ter wereld. Zij wordt ondersteund door zestien lidstaten: België, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Ierland, Italië, Nederland, Oostenrijk, Polen, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland, en door gastland Chili, met Australië als strategische partner. ESO voert een ambitieus programma uit, gericht op het ontwerpen, bouwen en beheren van grote sterrenwachten die astronomen in staat stellen om belangrijke wetenschappelijke ontdekkingen te doen. Ook speelt ESO een leidende rol bij het bevorderen en organiseren van samenwerking op astronomisch gebied. ESO beheert drie waarnemingslocaties van wereldklasse in Chili: La Silla, Paranal en Chajnantor. Op Paranal staan ESO’s Very Large Telescope (VLT) en haar toonaangevende Very Large Telescope Interferometer, evenals twee surveytelescopen – VISTA, die in het infrarood werkt, en de op zichtbare golflengten opererende VLT Survey Telescope. Ook op Paranal zal ESO onderkomen bieden aan en het beheer voeren over de Cherenkov Telescope Array South, ’s werelds grootste en meest gevoelige observatorium van gammastraling. ESO speelt tevens een belangrijke partnerrol bij twee faciliteiten op Chajnantor, APEX en ALMA, het grootste astronomische project van dit moment. En op Cerro Armazones, nabij Paranal, bouwt ESO de 39-meter Extremely Large Telescope, de ELT, die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.
De Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), een internationale astronomische faciliteit, is een samenwerkingsverband van ESO, de Amerikaanse National Science Foundation (NSF) en de National Institutes of Natural Sciences (NINS) van Japan, in samenwerking met de Republiek Chili. ALMA wordt gefinancierd door ESO (namens haar lidstaten), door de NSF in samenwerking met de National Research Council of Canada (NRC) en de National Science Council of Taiwan (NSC), en door NINS in samenwerking met de Academia Sinica (AS) in Taiwan en het Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI). De bouw en het beheer van ALMA worden geleid door ESO (namens haar lidstaten); door het National Radio Astronomy Observatory (NRAO), dat namens Noord-Amerika wordt bestuurd door de Associated Universities, Inc. (AUI), en namens Oost-Azië door het National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ). De overkoepelende leiding en het toezicht op bouw, ingebruikname en beheer van ALMA is in handen van het Joint ALMA Observatory (JAO).
Bron: ESO
