Met de ontdekking van een planetenstelsel in zo’n vroeg ontwikkelingsstadium krijgen astronomen een nieuw kijkje in het verleden van ons eigen zonnestelsel. “In dit onderzoek hebben we het vroegste moment geïdentificeerd waarop de planeetvorming rond een andere ster dan onze zon is begonnen”, zegt eerste auteur Melissa McClure, universitair docent aan de Universiteit Leiden.
Co-auteur Merel van ’t Hoff, universitair docent aan de Purdue-universiteit in de Verenigde Staten, omschrijft het resultaat als “een babyfoto van ons zonnestelsel” en zegt dat “we hier een stelsel zien dat lijkt op hoe ons zonnestelsel eruitzag toen het zich net begon te vormen.”
Het pasgeboren planetenstelsel vormt zich rond HOPS-315, een protoster (babyster) die zo’n 1300 lichtjaar van ons is verwijderd en sterke overeenkomsten vertoont met onze zon in zijn jonge jaren. Rond zulke babysterren zijn vaak schijven van gas en stof te zien die protoplanetaire schijven worden genoemd. Dit zijn de geboorteplaatsen van nieuwe planeten.
“Astronomen hebben eerder al jonge schijven gezien met pasgeboren zware Jupiter-achtige planeten daarin”, zegt McClure. “Maar we hebben altijd geweten dat de eerste vaste delen van planeten – zogeheten ‘planetesimalen’ – zich in een eerder stadium moeten hebben gevormd.”
In ons eigen zonnestelsel is het allereerste vaste materiaal dat zich in de buurt van de huidige locatie ten opzichte van de zon heeft gevormd aangetroffen in stokoude meteorieten. Om te bepalen wanneer de klok is gaan lopen voor de vorming van ons zonnestelsel, hebben wetenschappers deze oergesteenten gedateerd. Zulke meteorieten zitten vol met kristalachtige mineralen die siliciummonoxide (SiO) bevatten en kunnen al bij de extreem hoge temperaturen in jonge planetaire schijven condenseren. Na verloop van tijd binden deze gecondenseerde vaste stoffen zich aan elkaar en leggen ze de kiem voor de vorming van planeten. De eerste planetesimalen in het zonnestelsel, die uitgroeiden tot planeten zoals de aarde of de kern van Jupiter, werden vlak na de condensatie van deze kristallijne mineralen gevormd.
In hun onderzoek hebben de astronomen bewijs gevonden dat deze hete mineralen beginnen te condenseren in de schijf rond HOPS-315. Hun resultaten laten zien dat rond de babyster siliciummonoxide zowel in gasvormige als in kristallijne mineraalvorm aanwezig is, wat suggereert dat dit materiaal nog maar net begint te stollen. “Dit proces is nog nooit eerder gezien in een protoplanetaire schijf of elders buiten ons zonnestelsel”, zegt co-auteur Edwin Bergin, hoogleraar aan de Universiteit van Michigan, VS.
De mineralen werden voor het eerst geïdentificeerd met behulp van de James Webb Space Telescope. Om erachter te komen waar de signalen precies vandaan kwamen, nam het team het stersysteem waar met de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in de Chileense Atacama-woestijn.
Met de ALMA-gegevens stelde het team vast dat de chemische signalen afkomstig waren van een klein gebied in de schijf rond de ster waarvan de ligging overeenkomt met die van de planetoïdengordel rond de zon. “We zien de mineralen echt op dezelfde plek in dit stersysteem als waar we ze in de planetoïden van ons zonnestelsel zien”, zegt co-auteur Logan Francis, postdoc-onderzoeker aan de Universiteit Leiden.
Hierdoor vormt de schijf van HOPS-315 een prachtige analogie voor het bestuderen van onze eigen kosmische geschiedenis. Of, zoals van ’t Hoff zegt: “Dit stersysteem is een van de beste die we kennen om een aantal van de processen te onderzoeken die in ons zonnestelsel hebben plaatsgevonden”. Het systeem biedt astronomen ook een nieuwe kans om de vroege vorming van planeten te bestuderen, doordat het als surrogaat kan dienen voor pasgeboren zonnestelsels elders in het Melkwegstelsel.
Meer afbeeldingen en video's op de Nederlandstalige ESO-pagina's