Deze nieuwe opname van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) toont de kleinste details die ooit in de planeetvormende schijf rond de nabije zonachtige ster TW Hydrae zijn waargenomen. De schijf vertoont een intrigerende onderbreking op dezelfde afstand van de ster als de afstand tussen zon en aarde. Dat kan erop wijzen dat hier een jonge versie van onze eigen planeet, of anders een zwaardere superaarde, aan het ontstaan is.
De ster TW Hydrae is een populair onderzoeksobject voor astronomen. Dat komt doordat hij relatief dichtbij staat (175 lichtjaar van ons vandaan) en ook heel jong is (ongeveer 10 miljoen jaar). Bovendien is de schijf zo georiënteerd dat astronomen deze recht van ‘boven’ waarnemen, waardoor de protoplanetaire schijf geen perspectivische vertekening vertoont. ‘Eerdere onderzoeken met optische en radiotelescopen hebben bevestigd dat TW Hydrae is omgeven door een opvallende schijf die structuren vertoont die er sterk op wijzen dat er planeten beginnen samen te klonteren,’ zegt Sean Andrews van het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge, Massachusetts (VS), en hoofdauteur van een artikel dat vandaag in Astrophysical Journal Letters wordt gepubliceerd.
‘De nieuwe ALMA-opnamen geven een ongekend gedetailleerd beeld van deze schijf die, naast een aantal concentrische stofrijke, heldere ringen, enkele lege, donkere gordels vertoont. Een van die structuren kan erop wijzen dat er een planeet in een aarde-achtige omloopbaan aan het ontstaan is.’ Ook de opvallende leemten op drie miljard en zes miljard kilometer van de centrale ster – afstanden die vergelijkbaar zijn met de afstanden zon-Uranus en zon-Pluto – zijn waarschijnlijk het gevolg van het planeetvormingsproces. De planeten-in-wording die om de ster draaien vegen het stof en gas in de omgeving van hun omloopbaan op en loodsen het resterende materiaal naar de scherp begrensde ringen.
Voor de nieuwe waarnemingen van TW Hydrae, waarbij details zijn vastgelegd die in omvang vergelijkbaar zijn met de afstand tussen de aarde en de zon (ongeveer 150 miljoen kilometer), detecteerden de astronomen de zwakke radiostraling van de ongeveer één millimeter grote stofdeeltjes in de schijf. Om deze gedetailleerde waarnemingen mogelijk te maken, werden de schotelantennes van ALMA zo ver mogelijk uit elkaar gezet. In die configuratie, waarbij de maximale afstand tussen de schotels 15 kilometer bedraagt, worden de scherpste opnamen verkregen. ‘Dit is de scherpste opname van een planetaire schijf die ALMA ooit heeft gemaakt, en dit record zal ook niet snel worden verbeterd!’, zegt Andrews [1].
‘TW Hydrae is heel bijzonder. Het is de dichtstbijzijnde protoplanetaire schijf die we kennen en deze vertoont mogelijk sterke overeenkomsten met ons zonnestelsel, toen dat nog maar 10 miljoen jaar oud was,’ aldus mede-auteur David Wilner, eveneens van het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Eerdere ALMA-waarnemingen van een andere ster, HL Tauri, laten zien dat zelfs nóg jongere protoplanetaire schijven – van amper 1 miljoen jaar oud – dergelijke tekenen van planeetvorming kunnen vertonen. Door de oudere schijf van TW Hydrae te onderzoeken, hopen astronomen meer inzicht te krijgen in het ontstaan van onze eigen planeet. Ook willen astronomen erachter zien te komen hoe ‘gewoon’ de waargenomen structuren in de schijven rond jonge sterren zijn en hoe zij zich mettertijd ontwikkelen.
Noten
[1] De scherpte van de opnamen van HL Tauri was vergelijkbaar met deze nieuwe waarnemingen, maar omdat TW Hydrae veel dichter bij de aarde staat, zijn in deze schijf kleinere details te zien.
Meer info
De resultaten van dit onderzoek zijn te vinden in het artikel ‘Ringed Substructure and a Gap at 1 AU in the Nearest Protoplanetary Disk’ van S.M. Andrews et al., dat in de Astrophysical Journal Letters staat.Het onderzoeksteam bestaat uit Sean M. Andrews (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts, VS), David J. Wilner (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts, VS), Zhaohuan Zhu (Princeton University, Princeton, New Jersey, VS), Tilman Birnstiel (Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg, Duitsland), John M. Carpenter (Joint ALMA Observatory, Santiago, Chili), Laura M. Peréz (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Duitsland), Xue-Ning Bai (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts, VS), Karin I. Öberg (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts, VS), A. Meredith Hughes (Wesleyan University, Van Vleck Observatory, Middletown, VS), Andrea Isella (Rice University, Houston, Texas, VS) en Luca Ricci (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts, VS).
De Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), een internationale astronomische faciliteit, is een samenwerkingsverband van ESO, de National Science Foundation (NSF) van de VS, de National Institutes of Natural Sciences (NINS) van Japan, met steun van de republiek Chili. ALMA wordt gefinanceerd door ESO, namens haar lidstaten, door NSF, in samenwerking met de National Research Council van Canada (NRC) en de National Science Council van 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, namen haar lidstaten; door het National Radio Astronomy Observatory (NRAO), dat bestuurd wordt door de Associated Universities, Inc. (AUI), namens Noord-Amerika, en door het National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ), namens Oost-Azië. 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 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.
