Persbericht

Planeetvorming in actie?

Astronomen hebben mogelijk het eerste object gevonden dat zijn eigen straatje schoonveegt in de materieschijf rond een jonge ster

24 februari 2011

Met behulp van ESO’s Very Large Telescope heeft een internationaal team van astronomen de kortlevende materieschijf kunnen waarnemen rond een jonge ster die in het beginstadium van planeetvorming verkeert. Voor het eerst is daarbij een kleine begeleider ontdekt die mogelijk de veroorzaker is van de brede lege zone in die schijf. Latere waarnemingen zullen moeten uitwijzen of deze begeleider een planeet is of een bruine dwerg.

Planeten ontstaan uit de materieschijven rond jonge sterren, maar de overgang van stofschijf naar planetenstelsel gaat snel en er zijn maar weinig objecten bekend die zich in dit stadium bevinden [1]. Eén van die objecten is T Chamaeleontis (T Cha), een onopvallende ster in het kleine zuidelijke sterrenbeeld Kameleon die vergelijkbaar is met de zon, maar dan veel jonger [2]. T Cha bevindt zich op ongeveer 330 lichtjaar van de aarde en is slechts ongeveer zeven miljoen jaar oud. Tot nog toe waren geen planeten-in-wording in zulke jonge materieschijven waargenomen. Wel zijn er eerder al planeten in verder ontwikkelde schijven ontdekt (eso0842, heic0821).

‘Uit eerder onderzoek bleek dat T Cha een uitstekend doelwit was voor het onderzoek van de vorming van planetenstelsels,’ zegt Johan Olofsson (Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg, Duitsland), een van de hoofdauteurs van twee artikelen in het tijdschrift Astronomy & Astrophysics waarin het nieuwe onderzoek wordt beschreven. ‘Maar deze ster is tamelijk ver weg en dus was de volle kracht van de Very Large Telescope Interferometer (VLTI) nodig om te kunnen zien wat zich in de stofschijf afspeelt.’  

De astronomen namen T Cha eerst waar met het AMBER-instrument en de VLT-interferometer [3]. Daarbij ontdekten zij dat een deel van het schijfmateriaal een smalle stofring op slechts ongeveer 20 miljoen kilometer van de ster vormt. Daarbuiten troffen zij een stofvrij gebied aan dat op ongeveer 1,1 miljard kilometer van de ster overgaat in het buitendeel van de schijf.  

Nuria Huélamo (Centro de Astrobiología, ESAC, Spanje), de hoofdauteur van het tweede artikel pakt het verhaal op: ‘Voor ons was de lege zone rond T Cha een cruciale aanwijzing. We vroegen ons direct af of we hier wellicht getuige waren van een begeleider die een gordel in zijn protoplanetaire schijf schoonveegt.’

Het is echter niet zo eenvoudig om een begeleider op zo’n kleine afstand van een heldere ster op te sporen. Om dat doel te bereiken, moest het team het VLT-instrument NACO inzetten en gebruik maken van een nieuwe techniek die sparse aperture masking wordt genoemd [4]. Na zorgvuldige analyse vonden zij de duidelijk signatuur van een object in de lege zone van de stofschijf, op ongeveer een miljard kilometer van de ster – iets verder naar buiten dan de planeet Jupiter in ons eigen zonnestelsel. Het is voor het eerst dat zo’n relatief klein object in de planeetvormende stofschijf rond een jonge ster is waargenomen. Alles wijst erop dat het begeleidende object geen normale ster is [5]: het kan een door stof omgeven bruine dwerg [6] zijn, maar intrigerend genoeg ook een pas gevormde planeet.

Huélamo concludeert: ‘Dit is een opmerkelijk gemeenschappelijk onderzoek waarbij twee verschillende geavanceerde instrumenten van ESO’s Paranal-sterrenwacht zijn gecombineerd. Toekomstige waarnemingen zullen ons in staat stellen om meer te weten te komen over de begeleider en de schijf, zodat we ook kunnen begrijpen waar het stof van de binnenschijf vandaan komt.’

Noten

[1] Zulke tijdelijke stofschijven vallen op doordat ze minder straling uitzenden op mid-infrarode golflengten. De ontbrekende straling kan worden verklaard doordat de ster zijn directe omgeving stofvrij maakt en door de vorming van lege zones. Deze gordels kunnen zijn schoongeveegd door pas gevormde planeten, maar er zijn ook andere mogelijkheden.

[2] T Cha is een T Tauri-ster, een heel jonge ster die nog bezig is om tot een normale ster samen te trekken.

[3] De astronomen gebruikten het AMBER-instrument (Astronomical Multi-BEam combineR) en de VLTI om het licht van alle vier de 8,2-meter telescopen van de VLT te combineren. Op die manier ontstaat er een ‘virtuele telescoop’ met een middellijn van 130 meter.

[4] NACO (of voluit NAOS–CONICA) is een adaptief optisch instrument van ESO’s Very Large Telescope. Dankzij adaptieve optiek kunnen astronomen het vertroebelende effect van de aardatmosfeer grotendeels tegengaan en zeer scherpe opnamen maken. Om de begeleider van de ster te zoeken, gebruikte het team NACO op een nieuwe manier die sparse aperture masking (SAM) wordt genoemd. Dat is een soort interferometrie waarop niet het licht van verscheidene telescopen wordt gecombineerd, zoals bij de VLTI, maar het licht van verschillende delen van de spiegel van één telescoop (in dit geval VLT Unit Telescope 4). Deze nieuwe techniek is bij uitstek geschikt om zwakke objecten in de buurt van heldere objecten op te sporen. VLTI/AMBER is geschikter om het binnenste deel van de stofschijf te onderzoeken en minder gevoelig voor een begeleider die zich op grotere afstand van de ster bevindt.

[5] Bij hun zoektocht naar de begeleider maakten de astronomen gebruik van twee golflengtegebieden – rond 2,2 micron en rond 3,8 micron. De begeleider is alleen te zien op de langere golflengte, wat betekent dat het object ofwel koel is, zoals een planeet, of een in stof gehulde bruine dwerg.

[6] Bruine dwergen zijn objecten die groter zijn dan een planeet als Jupiter, maar kleiner dan een ster. Ze zijn niet zwaar genoeg om waterstoffusie in hun kern te laten plaatsvinden.

Meer informatie

Dit onderzoek wordt gepresenteerd in twee artikelen – Olofsson et al. 2011, ‘Warm dust resolved in the cold disk around TCha with VLTI/AMBER’ en Huélamo et al. 2011, ‘A companion candidate in the gap of the T Cha transitional disk’ – die beide in het tijdschrift Astronomy & Astrophysics zullen verschijnen. 

Het onderzoeksteam bestaat uit J. Olofsson (Max-Planck-Institut für Astronomie [MPIA], Heidelberg, Duitsland), M. Benisty (MPIA), J.-C. Augereau (Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble [IPAG], Frankrijk) C. Pinte (IPAG), F. Ménard (IPAG), E. Tatulli (IPAG), J.-P. Berger (ESO, Santiago, Chili), F. Malbet (IPAG), B. Merín (Herschel Science Centre, Madrid, Spanje), E. F. van Dishoeck (Universiteit Leiden), S. Lacour (Observatoire de Paris, Frankrijk), K. M. Pontoppidan (California Institute of Technology, VS), J.-L. Monin (IPAG), J. M. Brown (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Duitsland), G. A. Blake (California Institute of Technology), N. Huélamo (Centro de Astrobiología, ESAC, Spanje), P. Tuthill (University of Sydney, Australië), M. Ireland (University of Sydney), A. Kraus (University of Hawaii) en G. Chauvin (Université Joseph Fourier, Grenoble, Frankrijk).

ESO, de Europese Zuidelijke Sterrenwacht, is de belangrijkste intergouvernementele sterrenkundeorganisatie in Europa, en het meest productieve astronomische observatorium ter wereld. ESO wordt ondersteund door 15 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 ontwerp, de bouw en het beheer van krachtige grondobservatoria die astronomen in staat stellen om belangrijke wetenschappelijke ontdekkingen te doen. ESO speelt ook een leidende rol bij het bevorderen en organiseren van samenwerking op sterrenkundig gebied. ESO beheert drie waarnemingslocaties van wereldklasse in Chili: La Silla, Paranal en Chajnantor. Op Paranal staat ESO’s Very Large Telescope (VLT), de meest geavanceerde optische sterrenwacht ter wereld. Ook is ESO de Europese partner van de revolutionaire telescoop ALMA, het grootste sterrenkundige project van dit moment. Daarnaast bereidt ESO momenteel de bouw voor van de 42-meter Europese Extremely Large optische/nabij-infrarood Telescoop (E-ELT), die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.

Links

• Onderzoeksartikelen (Olofsson, J. et. al., Huélamo, N. et. al.)
• Foto’s van de VLT

Contact

Dr. Nuria Huélamo
Center of Astrobiology (INTA-CSIC)
Madrid, Spain
Tel: +34 91 813 1234
E-mail: nhuelamo@cab.inta-csic.es

Dr. Johan Olofsson
Max Planck Institute for Astronomy
Heidelberg, Germany
Tel: +49 6221 528 353
E-mail: olofsson@mpia.de

Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal, E-ELT and Survey Telescopes Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 151 1537 3591
E-mail: rhook@eso.org

Marieke Baan (Perscontact Nederland)
ESO Science Outreach Network en NOVA Informatie Centrum
Tel: +31(0)20-5257480
E-mail: eson-netherlands@eso.org

Connect with ESO on social media