Jongere sterren hebben een wolk van stoffig puin eromheen, een circumstellaire schijf genoemd. Deze schijf is materiaal dat overblijft van de formatie van de ster, en het is uit dit materiaal dat planeten worden gevormd. Maar wetenschappers die de Hubble gebruiken, hebben een enorme stofstructuur van zo'n 150 miljard mijl in doorsnee bestudeerd. Deze nieuw in beeld gebrachte structuur, die een exo-ring wordt genoemd, is veel groter dan een circumstellaire schijf, en de enorme structuur omhult de jonge ster HR 4796A en zijn binnenste circumstellaire schijf.
Het ontdekken van een stofstructuur rond een jonge ster is niet nieuw en de ster in dit nieuwe artikel van Glenn Schneider van de Universiteit van Arizona is waarschijnlijk ons meest (en best) bestudeerde exoplanetaire puinstelsel. Maar het papier van Schneider lijkt, samen met het vastleggen van deze nieuwe enorme stofstructuur, een deel van het samenspel tussen de lichamen in het systeem te hebben blootgelegd dat eerder verborgen was.
Schneider gebruikte de Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) op de Hubble om het systeem te bestuderen. De binnenste schijf van het systeem was al bekend, maar het bestuderen van de grotere structuur heeft meer complexiteit onthuld.
De oorsprong van deze enorme structuur van stoffig puin is waarschijnlijk botsingen tussen nieuw gevormde planeten binnen de kleinere binnenring. Uitgaande druk van de ster HR 4769A stuwde vervolgens het stof de ruimte in. De ster is 23 keer helderder dan onze zon, dus hij heeft de nodige energie om het stof zo ver weg te sturen.
Een persbericht van NASA beschrijft deze enorme exo-ringstructuur als een "donutvormige binnenband die geraakt werd door een vrachtwagen". Het strekt zich veel verder uit in de ene richting dan de andere, en ziet er aan de ene kant platgedrukt uit. Het artikel geeft een aantal mogelijke oorzaken voor deze asymmetrische extensie.
Het kan een boeggolf zijn die wordt veroorzaakt door de gastster die door het interstellaire medium reist. Of het kan onder invloed van de zwaartekracht zijn van de binaire metgezel van de ster (HR 4796B), een rode dwergster op 54 miljard mijl van de primaire ster.
"De stofverdeling is een duidelijk teken van hoe dynamisch interactief het innerlijke systeem met de ring is" "- Glenn Schneider, Universiteit van Arizona, Tucson.
Het asymmetrische karakter van de enorme exostructuur wijst op complexe interacties tussen alle sterren en planeten in het systeem. We zijn eraan gewend dat de stralingsdruk van de gastster het gas en het stof in een circumstellaire schijf vormt, maar deze studie biedt ons een nieuw niveau van complexiteit om rekening mee te houden. En het bestuderen van dit systeem kan een nieuw venster openen naar hoe zonnestelsels zich in de loop van de tijd vormen.
“We kunnen exoplanetaire puinstelsels niet behandelen als simpelweg geïsoleerd. Milieueffecten, zoals interacties met het interstellaire medium en krachten als gevolg van stellaire metgezellen, kunnen op lange termijn gevolgen hebben voor de evolutie van dergelijke systemen. De grove asymmetrieën van het buitenste stofveld vertellen ons dat er veel krachten in het spel zijn (die verder gaan dan alleen de straling van de gastheerster) die het materiaal verplaatsen. We hebben dit soort effecten gezien in een paar andere systemen, maar hier is een geval waarin we een heleboel dingen tegelijk zien gebeuren, 'legde Schneider verder uit.
Het artikel suggereert dat de locatie en helderheid van kleinere ringen binnen de grotere stofstructuur beperkingen opleggen aan de massa's en banen van planeten binnen het systeem, zelfs als de planeten zelf niet te zien zijn. Maar dat vereist meer werk om met enige specificiteit te bepalen.
Dit artikel vertegenwoordigt een verfijning en vooruitgang van de beeldvormingsmogelijkheden van de Hubble. De auteur van de paper hoopt dat dezelfde methoden die in deze studie worden gebruikt, kunnen worden gebruikt op andere vergelijkbare systemen om deze grotere stofstructuren, hoe ze zich vormen en welke rol ze spelen beter te begrijpen.
Zoals hij in de conclusie van de paper zegt: "Met veel, zo niet de meeste, technische uitdagingen die nu worden begrepen en aangepakt, moet deze mogelijkheid ten volle worden benut, vóór het einde van de HST-missie, om een erfenis van de meest robuuste beelden te vestigen van exoplanetaire puinsystemen met hoge prioriteit als basis voor toekomstig onderzoek in de exoplanetaire systeemwetenschappen. ”
