Er kan wat hectische activiteit plaatsvinden in de smalle, stoffige schijf rond een nabijgelegen ster genaamd Fomalhaut. Maar om de hoeveelheid stof en puin rond Fomalhaut te creëren, zouden er botsingen moeten zijn die elke dag duizenden ijzige kometen vernietigen.
'Ik was echt verrast', zei Bram Acke, die een team leidde over de Herschel-observaties. 'Voor mij was dit een extreem groot aantal.'
Fomalhaut is een jonge ster, slechts een paar honderd miljoen jaar oud, op ongeveer 25,1 lichtjaar afstand en tweemaal zo zwaar als de zon. Het is de helderste ster in het sterrenbeeld Piscis Austrinus en een van de helderste sterren aan onze hemel, zichtbaar in de zuidelijke lucht op het noordelijk halfrond op herfst- en vroege winteravonden.
De ringvormige stofriem van Fomalhaut werd in de jaren 80 ontdekt door de IRAS-satelliet. Het is meerdere keren bekeken door de Hubble-ruimtetelescoop, maar de nieuwe afbeeldingen van de riem van Herschel tonen het veel gedetailleerder bij ver-infraroodgolflengten dan ooit tevoren.
Men denkt dat de smalle en asymmetrische eigenschappen van de schijf het gevolg zijn van de zwaartekracht van een mogelijke planeet in een baan rond de ster, maar het bestaan van de planeet wordt nog bestudeerd.
Acke, van de Universiteit van Leuven in België, en zijn teamcollega's analyseerden de Herschel-waarnemingen en ontdekten dat de stoftemperaturen in de gordel tussen –230 en –170 graden Celsius lagen, en omdat Fomalhaut iets uit het midden en dichter bij het zuiden ligt kant van de gordel, de zuidkant is warmer en helderder dan de noordkant.
Die waarnemingen verzamelden sterrenlicht dat van de korrels in de riem werd verstrooid en toonden aan dat het erg zwak was bij de zichtbare golflengten van Hubble, wat suggereert dat de stofdeeltjes relatief groot zijn. Maar dat blijkt niet te stroken met de temperatuur van de band zoals gemeten door Herschel in het verre infrarood.
Waar observaties met Hubble suggereerden dat de korrels in de stofschijf relatief groot zouden zijn, tonen de Herschel-gegevens aan dat het stof in de band de thermische eigenschappen heeft van kleine vaste deeltjes, met afmetingen van slechts een paar miljoenste meter. HST-waarnemingen suggereerden vaste korrels die meer dan tien keer groter waren.
Om de paradox op te lossen, suggereren Acke en collega's dat de stofkorrels grote donzige aggregaten moeten zijn, vergelijkbaar met stofdeeltjes die vrijkomen uit kometen in ons eigen zonnestelsel. Deze zouden zowel de juiste thermische als verstrooiingseigenschappen hebben.
Dit leidt echter tot een ander probleem.
Het heldere sterrenlicht van Fomalhaut zou zeer snel kleine stofdeeltjes uit de band moeten blazen, maar zulke korrels lijken daar overvloedig aanwezig te blijven.
Dus de enige manier om de tegenstrijdigheid te verklaren, is door de riem opnieuw te bevoorraden door voortdurende botsingen tussen grotere objecten in een baan rond Fomalhaut, waardoor nieuw stof ontstaat.
Dit is niet de eerste keer dat er bewijs is van kometenbotsingen rond een andere ster. Vorig jaar ontdekten astronomen die de Spitzer-ruimtetelescoop gebruikten activiteit die leek op een soort 'zware bombardement'-gebeurtenis waarbij ijzige lichamen van het buitenste zonnestelsel mogelijk rotsachtige werelden dichter bij de ster dreunen.
Om de gordel in stand te houden, moet bij Fomalhaut het aantal botsingen echter opmerkelijk zijn: elke dag moet het equivalent van twee kometen van 10 km of 2000 kometen van 1 km volledig worden verpletterd tot kleine, pluizige stofdeeltjes.
Om het aantal botsingen zo hoog te houden, zeggen wetenschappers dat er tussen de 260 miljard en 83 biljoen kometen in de gordel moeten zitten, afhankelijk van hun grootte. Dit is niet onpeilbaar, zegt het team, want ons eigen zonnestelsel heeft een vergelijkbaar aantal kometen in zijn Oortwolk, die werd gevormd door objecten die waren verspreid vanaf een schijf rond de zon toen deze nog zo jong was als Fomalhaut.
"Deze prachtige Herschel-afbeeldingen hebben de cruciale informatie opgeleverd die nodig is om de aard van de stofriem rond Fomalhaut te modelleren", zegt Göran Pilbratt, ESA Herschel-projectwetenschapper.
Bron: ESA
