De Very Large Telescope Interferometer van de ESO-sterrenwacht op Paranal in Chili heeft de scherpste opname ooit gemaakt van de stofschijf rond een oude ster. Dat maakt het voor het eerst mogelijk om een vergelijking te maken met de stofschijven rond jonge sterren – en de overeenkomsten zijn treffend. Het is zelfs mogelijk dat uit de schijf die aan het einde van het leven van een ster ontstaat een tweede generatie van planeten voortkomt.
Aan het eind van hun leven ontwikkelen veel sterren stabiele schijven van gas en stof om zich heen. Dat materiaal is uitgestoten in de vorm van de sterrenwind die een ster tijdens zijn rodereuzenstadium produceert. Deze schijven lijken op de schijven rond jonge sterren waaruit planeten ontstaan. Maar tot nu toe konden astronomen de schijven die aan het begin en aan het einde van het leven van een ster ontstaan niet goed met elkaar vergelijken. Schijven rond jonge sterren die dichtbij genoeg zijn om zich diepgaand te laten onderzoeken zijn er voldoende. Maar nabije voorbeelden van oude sterren die door schijven zijn omgeven ontbraken. Dankzij een team van astronomen onder leiding van Michel Hillen en Hans Van Winckel van het Instituut voor Sterrenkunde te Leuven (België) is daar nu verandering in gekomen.
De astronomen hebben het volle vermogen benut van de Very Large Telescope Interferometer (VLTI) van de ESO-sterrenwacht op Paranal in Chili, waarbij gebruik is gemaakt van het PIONIER-instrument en de pas gemoderniseerde RAPID-detector. Hun doelwit was de oude dubbelster IRAS 08544-4431 [1], die op een afstand van ongeveer 4 000 lichtjaar in het zuidelijke sterrenbeeld Vela (Zeilen) staat. Deze dubbelster bestaat uit een rode reuzenster, die het omringende schijfmateriaal heeft uitgestoten, en een minder ver ontwikkelde normale ster die daar op kleine afstand omheen draait.
Jacques Kluska, teamlid van de Universiteit van Exeter (VK) legt uit: ‘Door het licht van diverse telescopen van de Very Large Telescope Interferometer te combineren, hebben we een verbluffend scherpe opname verkregen – gelijkwaardig aan wat een telescoop met een middellijn van 150 meter zou zien. Ter vergelijking: de resolutie is zo groot dat we van een afstand van tweeduizend kilometer de grootte en vorm van een 1-euromunt zouden kunnen bepalen. Dankzij de ongekende scherpte van de opnamen [2] van de Very Large Telescope Interferometer en een nieuwe beeldvormingstechniek die de centrale sterren uit de opname kan verwijderen, om de omgeving ervan te laten zien, is het team er voor het eerst in geslaagd om alle onderdelen van het IRAS 08544-4431-systeem in beeld te brengen.
De meest opvallende structuur op de foto is de duidelijk afgebakende ring. De binnenrand van deze stofring, die bij deze waarneming voor het eerst is vastgelegd, komt heel goed overeen met het verwachte begin van de stofschijf: dichter bij de sterren zou het stof onder invloed van de intense straling van de sterren verdampen. ‘Tot onze verrassing hebben we ook een zwakkere gloed ontdekt, die waarschijnlijk afkomstig is van een kleine accretieschijf rond de begeleidende ster. We wisten dat het om een dubbelster ging, maar hadden niet verwacht dat we de begeleider direct zouden zien. Het is volledig aan de sterk verbeterde prestaties van de nieuwe detector in PIONIER te danken dat we de allerbinnenste regionen van dit verre systeem kunnen zien,’ aldus hoofdauteur Michel Hillen.
Het team stelt vast dat de schijven rond oude sterren inderdaad sterke overeenkomsten vertonen met de planeetvormende schijven rond jonge sterren. Of rond deze oude sterren werkelijk een tweede generatie van planeten kan ontstaan, zal nog moeten blijken. Maar het is een intrigerende mogelijkheid. ‘Onze waarnemingen en modelberekeningen bieden nieuwe mogelijkheden om de fysica van deze schijven te onderzoeken, evenals de stellaire evolutie van dubbelsterren. Voor het eerst kunnen de complexe interacties tussen compacte dubbelsterren en hun stofrijke omgeving in ruimte en tijd worden opgelost,’ besluit Hans Van Winckel.
Noten
[1] De naam van het object geeft aan dat het een bron van infraroodstraling betreft die in de jaren ’80 van de vorige eeuw is ontdekt door de IRAS-satelliet.
[2] De resolutie die met de vier hulptelescopen van de VLTI werd bereikt, bedroeg ongeveer een milliboogseconde (1/1000 van 1/3600 van een graad).
Meer info
De resultaten van dit onderzoek staan in het artikel ‘Imaging the dust sublimation front of a circumbinary disk’ van M. Hillen et al., dat in het tijdschrift Astronomy & Astrophysics verschijnt.Het onderzoeksteam bestaat uit M. Hillen (Instituut voor Sterrenkunde, Leuven, België), J. Kluska (University of Exeter, Exeter, VK), J.-B. Le Bouquin (UJF-Grenoble 1/CNRS-INSU, Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble, Frankrijk), H. Van Winckel (Instituut voor Sterrenkunde, Leuven, België), J.-P. Berger (ESO, Garching, Duitsland), D. Kamath (Instituut voor Sterrenkunde, Leuven, België) en V. Bujarrabal (Observatorio Astronómico Nacional, Alcalá de Henares, Spanje).
ESO is de belangrijkste intergouvernementele astronomische organisatie in Europa en de meest productieve sterrenwacht ter wereld. Zij wordt ondersteund door zestien lidstaten: België, Brazilië, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Italië, Nederland, Oostenrijk, Polen, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland, en door gastland Chili. 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 specifiek 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. En op Cerro Armazones, dicht bij Paranal, bouwt ESO de 39-meter Europese Extremely Large optical/near-infrared Telescope (E-ELT), die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.
