Planeetvormende navelstreng ontdekt in dubbelstersysteem

Artist’s impression van het stof en gas rond de dubbelster GG Tauri-A. Credit: ESO/L. Calçada
Artist’s impression van het stof en gas rond de dubbelster GG Tauri-A. Credit: ESO/L. Calçada

Voor het eerst hebben astronomen met behulp van ALMA een lint van gas en stof gedetecteerd tussen een omvangrijke buitenschijf en de binnenste regionen van een dubbelstersysteem. Deze structuur zou verantwoordelijk kunnen zijn voor de instandhouding van een tweede, kleinere schijf van planeetvormend materiaal, die anders allang geleden verdwenen zou zijn. Omdat de helft van alle zonachtige sterren in dubbelstersystemen wordt geboren, heeft deze ontdekking grote gevolgen voor de jacht op exoplaneten. De resultaten worden op 30 oktober 2014 gepubliceerd in het tijdschrift Nature.

Een onderzoeksteam onder leiding van Anne Dutrey van het Laboratorium voor Astrofysica van Bordeaux, Frankrijk en CNRS heeft de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) gebruikt om de verdeling van stof en gas in het meervoudige stersysteem GG Tau-A te onderzoeken. Dit object is pas een paar miljoen jaar oud en staat op een afstand van ongeveer 450 lichtjaar in het sterrenbeeld Taurus (Stier).

Het GG Tau-A-stelsel heeft twee schijven van gas en stof: een grote buitenschijf die het complete stelsel omringt en een kleinere schijf rond de centrale hoofdster. Deze binnenschijf heeft ongeveer net zoveel massa als de planeet Jupiter. Het bestaan ervan stelde astronomen voor een raadsel, omdat de schijf in zo’n hoog tempo materie overdraagt aan de centrale ster, dat hij allang leeg zou moeten zijn.

Bij het onderzoek van deze structuren kwam het team tot de verrassende ontdekking dat zich in het gebied tussen de beide schijven concentraties van gas en stof bevinden. De nieuwe waarnemingen wijzen erop dat er materiaal wordt overgedragen van de buitenschijf naar de binnenschijf. De twee schijven zijn als het ware verbonden door een navelstreng.

‘Dat er materiaal door het tussengebied zou stromen was al voorspeld door computersimulaties, maar het was nog nooit waargenomen. De detectie van deze concentraties wijst erop dat er tussen de schijven materiaal beweegt, waardoor de ene schijf de andere kan voeden,’ legt Dutrey uit. ‘Deze waarnemingen tonen aan dat het materiaal uit de buitenschijf de binnenschijf nog lang in stand kan houden. Dat heeft grote gevolgen voor mogelijke planeetvorming.’

Planeten ontstaan uit het materiaal dat overblijft bij de geboorte van een ster. Dat is een traag proces, wat betekent dat planeetvorming een materieschijf vereist is die lang in stand blijft. Als de toevoer van materie naar de binnenschijf ook bij andere meervoudige sterren zo groot is als nu met ALMA is waargenomen, neemt het aantal potentiële locaties waar naar exoplaneten kan worden gezocht aanzienlijk toe.

De eerste fase van de zoektocht naar exoplaneten was gericht op enkelvoudige sterren zoals de zon. Meer recent is aangetoond dat veel reuzenplaneten om dubbelsterren cirkelen. En nu onderzoeken astronomen de mogelijkheid of er ook planeten rond de afzonderlijke sterren van meervoudige systemen kunnen cirkelen. De nieuwe ontdekking ondersteunt het mogelijke bestaan van dergelijke planeten, waardoor er een nieuw jachtterrein ontstaat voor het exoplanetenonderzoek.

Emmanuel Di Folco, mede-auteur van het onderzoeksartikel, concludeert: ‘Bijna de helft van de zonachtige sterren is geboren in dubbelstersystemen. Dit betekent dat we een mechanisme voor het gaande houden van planeetvorming hebben ontdekt dat van toepassing is op een groot aantal sterren in de Melkweg. Onze waarnemingen zijn een grote stap voorwaarts in het echt begrijpen van planeetvorming.’

Meer informatie en afbeeldingen op de Nederlandstalige ESO-website.