Waarschijnlijk hebben astronomen met ESO’s Very Large Telescope voor het eerst een planeet-in-wording waargenomen die nog in een dikke schijf van gas en stof genesteld zit. Indien bevestigd, zal deze ontdekking onze kennis van de vorming van planeten sterk doen toenemen en astronomen in staat stellen om de huidige theorieën aan een waarneembaar object te toetsen.
Een internationaal team onder leiding van Sascha Quanz (ETH Zürich, Zwitserland) heeft onderzoek gedaan aan de schijf van gas en stof rond de jonge ster HD 100546, een relatief nabije ster op 335 lichtjaar van de aarde. Tot hun verrassing ontdekten de astronomen daarbij iets wat op een planeet-in-wording lijkt. De kandidaat-planeet, die nog ingebed is in de materieschijf rond de jonge ster, zou een gasplaneet van het kaliber Jupiter zijn.
'Tot nu toe is planeetvorming een vraagstuk dat vooral met computersimulaties wordt aangepakt,' zegt Quanz. 'Als onze ontdekking inderdaad een planeet-in-wording is, zullen wetenschappers voor het eerst in de gelegenheid zijn om het planeetvormingsproces, en de interactie tussen een planeet-in-wording en zijn kraamkamer in een zeer vroeg stadium te onderzoeken.'
HD 100546 is een veelvuldig onderzochte ster. Eerder waren al aanwijzingen gevonden dat er een gasplaneet omheen cirkelt op een afstand die zes keer zo groot is als de afstand zon-aarde. De nu ontdekte kandidaat-planeet bevindt zich in het buitengebied van het stelsel, op een afstand die nog eens tien keer zo groot is [1].
De detectie van de kandidaat-planeet – een zwak vlekje in de circumstellaire schijf van HD 100546 – is te danken aan het NACO-instrument van ESO's VLT en geavanceerde data-analysetechnieken. De waarnemingen zijn gedaan met behulp van NACO's coronagraaf, die op nabij-infrarode golflengten opereert en het felle licht dat van de ster afkomstig is op de plek van de mogelijke protoplaneet onderdrukt [2].
Volgens de huidige inzichten groeien gasplaneten aan door een deel van het gas en stof op te nemen dat na de vorming van een ster is overgebleven [3]. De astronomen hebben op de nieuwe opname van de schijf rond HD 100546 verschillende details ontdekt die de protoplaneet-hypothese ondersteunen. In de buurt van de gedetecteerde protoplaneet zijn structuren in de stofrijke circumstellaire schijf te zien, die het gevolg kunnen zijn van interacties tussen de planeet en de schijf. Ook zijn er aanwijzingen dat de omgeving van de protoplaneet is opgewarmd door het planeetvormingsproces.
Adam Amara, een ander lid van het team, toont zich enthousiast over de ontdekking: 'Het exoplanetenonderzoek is een van de meest opwindende nieuwe onderzoeksterreinen in de astronomie, en het maken van directe opnamen van planeten profiteert sterk van recente verbeteringen van instrumenten en data-analysemethoden. Bij dit onderzoek hebben we data-analysetechnieken gebruikt die zijn ontwikkeld voor kosmologisch onderzoek, wat aantoont dat kruisbestuiving tussen verschillende onderzoeksterreinen tot opmerkelijke vooruitgang kan leiden.'
Hoewel de protoplaneet de meest waarschijnlijke verklaring voor de waarnemingen is, vragen de resultaten van dit onderzoek om vervolgwaarnemingen die het bestaan van de planeet kunnen bevestigen en andere plausibele scenario's uitsluiten. Zo is het denkbaar (maar onwaarschijnlijk) dat het gedetecteerde signaal afkomstig is van een achtergrondobject. Het is ook mogelijk dat het recent ontdekte object geen protoplaneet is, maar een volledig ontwikkelde planeet die uit zijn oorspronkelijke omloopbaan, dichter bij de ster, is geslingerd. Maar wanneer het object bij HD 100546 inderdaad een planeet-in-wording blijkt te zijn, wordt het een uniek laboratorium voor het onderzoek van het planeetvormingsproces.
Noten
[1] De kandidaat-protoplaneet cirkelt om zijn ster op een afstand die ongeveer 70 keer zo groot is als de afstand zon-aarde. Deze afstand is vergelijkbaar met de straal van de omloopbanen van de verre dwergplaneten van ons zonnestelsel, zoals Eris en Makemake. Dat maakt zijn positie omstreden, omdat deze niet strookt met de bestaande theorieën over het planeetvormingsproces. Het is op dit moment onduidelijk of de kandidaat-planeet altijd deze positie heeft gehad of dat hij daar vanuit de binnenste regionen naartoe is gemigreerd.
[2] Het team heeft gebruik gemaakt van een speciaal onderdeel dat een geapodiseerde faseplaat wordt genoemd. Deze wordt gebruikt om het contrast van de opname in de buurt van de ster te verbeteren.
[3] Om het planeetvormingsproces te onderzoeken, kunnen astronomen niet naar het zonnestelsel kijken, omdat alle planeten in onze omgeving al meer dan vier miljard jaar geleden zijn ontstaan. Toch werden de theorieën over planeetvorming vele jaren lang sterk beïnvloed door wat astronomen in onze omgeving konden zien – er waren nu eenmaal geen andere planeten bekend. Sinds in 1995 de eerste exoplaneet werd ontdekt, zijn honderden planetenstelsels opgespoord, wat wetenschappers nieuwe mogelijkheden biedt om de planeetvorming te bestuderen. Tot nu toe was echter geen enkele planeet-in-wording 'op heterdaad betrapt' terwijl deze nog is ingebed in de schijf van materie rond zijn jonge moederster.
Meer informatie
De resultaten van dit onderzoek zijn te vinden in het artikel 'A Young Protoplanet Candidate Embedded in the Circumstellar disc of HD 100546' van S. P. Quanz et al., dat op 28 februari 2013 online verschijnt in Astrophysical Journal Letters.
Het onderzoeksteam bestaat uit Sascha P. Quanz (ETH Zürich, Zwitserland), Adam Amara (ETH), Michael R. Meyer (ETH), Matthew A. Kenworthy (Sterrewacht Leiden, Nederland), Markus Kasper (ESO, Garching, Duitsland) en Julien H. Girard (ESO, Santiago, Chili).
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.
