Deze nieuwe opname van ALMA, de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, geeft een ongekend gedetailleerd beeld van de planeten-vormende schijf rond een jonge ster. Dit zijn de eerste waarnemingen waarbij ALMA in haar bijna-definitieve configuratie is gebruikt – nooit eerder zijn op submillimetergolflengten zulke scherpe beelden gemaakt.
De nieuwe resultaten betekenen een enorme stap voorwaarts in het onderzoek van de ontwikkeling van protoplanetaire schijven en van de vorming van planeten. Voor de eerste waarnemingen van ALMA in haar nieuwe, meest krachtige opstelling hebben onderzoekers de antennes gericht op HL Tauri – een jonge ster op een afstand van ongeveer 450 lichtjaar, die omgeven is door een stofrijke schijf [1]. Het resulterende beeld overtreft alle verwachtingen en toont onverwacht fijne details in de schijf van materiaal dat is overgebleven van de geboorte van de ster. Het toont een aantal concentrische heldere ringen, gescheiden door donkere gordels [2].
‘Deze structuren zijn vrijwel zeker het resultaat van jonge planeetachtige objecten die zich in de schijf aan het vormen zijn. Dat is verrassend omdat naar verwachting zulke jonge sterren geen planetaire begeleiders hebben die groot genoeg zijn om structuren als die we op deze foto zien te kunnen veroorzaken,’ zegt plaatsvervangend ALMA-directeur Stuartt Corder. ‘Toen we deze afbeelding voor het eerst zagen, stonden we versteld van de spectaculaire detailrijkdom. HL Tauri is pas een miljoen jaar oud, maar desondanks lijkt haar schijf al tal van planeten-in-wording te bevatten. Deze ene opname zal een revolutie in de theorieën over planeetvorming teweegbrengen,’ aldus Catherine Vlahakis, ALMA Deputy Program Scientist en Lead Program Scientist voor de ALMA Long Baseline Campaign.
De schijf van HL Tauri lijkt veel verder te zijn ontwikkeld dan je op grond van de leeftijd van het stelsel zou verwachten. De ALMA-opname wijst er dus op dat het planeetvormingsproces veel sneller verloopt dan tot nu toe werd gedacht. Zo’n hoge resolutie kan alleen worden bereikt met de lange basislijn van ALMA en voorziet astronomen van nieuwe informatie die met geen enkele andere faciliteit kan worden verzameld, zelfs niet met de Hubble-ruimtetelescoop van NASA en ESA. ‘De logistiek en infrastructuur die nodig zijn om antennes op zulke verre locaties te plaatsen, vereisten een ongekende gecoördineerde inspanning door een deskundig internationaal team van ingenieurs en wetenschappers,’ zegt ALMA directeur, Pierre Cox. ‘Met deze lange basislijnen is een van de belangrijkste doelstellingen van ALMA ingewilligd, en een indrukwekkende technologische, wetenschappelijke en technische mijlpaal bereikt.’
Deze opname toont de protoplanetaire schijf rond de jonge ster HL Tauri - Foto: ALMA
Jonge sterren zoals HL Tauri worden geboren uit wolken van gas en fijn stof, in gebieden die onder invloed van hun eigen zwaartekracht zijn samengetrokken. Hierdoor ontstaan dichte, hete kernen die uiteindelijk ‘ontbranden’ en in jonge sterren veranderen. Deze jonge sterren zijn aanvankelijk gehuld in het overgebleven gas en stof, dat zich uiteindelijk organiseert tot een zogeheten protoplanetaire schijf. Door vele onderlinge botsingen klonteren de stofdeeltjes samen tot deeltjes ter grootte van zandkorrels en grind. Uiteindelijk kunnen er in de schijf planetoïden, kometen en zelfs planeten ontstaan. Jonge planeten zullen de schijf zodanig verstoren dat er ringen, lege gordels en gaten ontstaan – precies zoals deze ALMA-waarnemingen laten zien [3].
Het onderzoek van deze protoplanetaire schijven is van cruciaal belang voor onze ideeën over de wijze waarop de aarde en de overige planeten van het zonnestelsel zijn ontstaan. Waarnemingen van het beginstadium van de planeetvorming rond HL Tauri kunnen ons laten zien hoe ons eigen planetenstelsel er tijdens zijn ontstaan, meer dan vier miljard jaar geleden, uitzag. ‘Het meeste wat we nu over planeetvorming weten, is gebaseerd op theorieën. Detailrijke afbeeldingen als deze waren tot nu toe voorbehouden aan computersimulaties of artist’s impressions. Deze gedetailleerde opname van HL Tauri bewijst wat ALMA in haar grootste configuratie kan bereiken en vormt het begin van een nieuw tijdperk in ons onderzoek van de vorming van sterren en planeten,’ zegt Tim de Zeeuw, directeur-generaal van ESO.
Noten
[1] Sinds september 2014 neemt ALMA het heelal waar in haar grootste omvang, waarbij haar antennes over een afstand van maximaal vijftien kilometer zijn verspreid. Deze ‘lange-basislijncampagne’ duurt tot 1 december 2014. De basislijn is de grootste afstand tussen twee antennes van de array. Ter vergelijking: de antennes van andere faciliteiten die op millimetergolflengten opereren staan niet meer dan twee kilometer uit elkaar. De maximale basislijn die met ALMA kan worden bereikt is zestien kilometer. Toekomstige waarnemingen op kortere golflengten zullen een nog hogere beeldscherpte bereiken.
[2] De structuren worden gezien met een resolutie van slechts vijf keer de afstand zon-aarde. Dit komt overeen met een hoekresolutie van ongeveer 35 milliboogseconden – beter dan wat in de regel wordt bereikt met de Hubble-ruimtetelescoop van NASA en ESA.
[3] In zichtbaar licht zit HL Tauri verscholen in een omvangrijk omhulsel van stof en gas. ALMA neemt op veel langere golflengten waar, wat het mogelijk maakt om processen in het hart van deze wolk te onderzoeken.
Meer informatie
De Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), een internationale astronomische faciliteit, is een samenwerkingsverband van Europa, Noord-Amerika en Oost-Azië, met steun van de republiek Chili. ALMA wordt in Europa gefinancierd door de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO), in Noord-Amerika door de National Science Foundation (NSF) van de VS in samenwerking met de National Research Council van Canada (NRC) en de National Science Council van Taiwan (NSC), en in Oost-Azië door de National Institutes of Natural Sciences (NINS) van Japan in samenwerking met de Academia Sinica (AS) in Taiwan. De bouw en het beheer van ALMA worden namens Europa geleid door ESO, namens Noord-Amerika door het National Radio Astronomy Observatory (NRAO), dat bestuurd wordt 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).
ESO is de belangrijkste intergouvernementele astronomische organisatie in Europa en de meest productieve sterrenwacht ter wereld. Zij wordt ondersteund door vijftien landen: België, Brazilië, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Italië, Nederland, Oostenrijk, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland. 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), de meest geavanceerde optische sterrenwacht ter wereld, en twee surveytelescopen: VISTA werkt in het infrarood en is de grootste surveytelescoop ter wereld en de VLT Survey Telescope is de grootste telescoop die uitsluitend is ontworpen om de hemel in zichtbaar licht in kaart te brengen. ESO is ook de Europese partner van de revolutionaire telescoop ALMA, het grootste astronomische project van dit moment. Daarnaast bereidt ESO momenteel de bouw voor van de 39-meter Europese Extremely Large optical/near-infrared Telescope (E-ELT), die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.
