Astronomen hebben een zonnestelsel ontdekt met een ongewoon hoge hoeveelheid koolstof; het kan in het stadium zijn waar de rotsachtige planeten zich vormen. NASA's FUSE (Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer) en Hubble hebben waargenomen dat gas rond de ster vrij goed overeenkomt met de samenstelling van ons eigen zonnestelsel. De intense straling van de sterren zou dit gas moeten verdrijven, maar geïoniseerde koolstofatomen werken als een rem om het in toom te houden.
Astronomen ontdekten ongewoon grote hoeveelheden koolstof, de basis van al het aardse leven, in een klein zonnestelsel rond de nabije ster Beta Pictoris, 63 lichtjaar van ons vandaan. "Jarenlang hebben we naar dit vroeg vormende zonnestelsel gekeken als een systeem dat mogelijk dezelfde processen doormaakt als ons eigen zonnestelsel toen de rotsachtige planeten, inclusief de aarde, zich vormden", aldus hoofdauteur Aki Roberge, * die de onderzoek bij Carnegie's Department of Terrestrial Magnetism. 'Maar we kregen een grote verrassing: er is veel meer koolstofgas dan we hadden verwacht. Er gebeurt iets heel anders. ' Het onderzoek, gepubliceerd in Nature van 8 juni 2006, suggereert dat ofwel koolstofrijke asteroïden of kometen, in tegenstelling tot alle andere in ons eigen zonnestelsel, zijn verdampt, of dat lichamen die koolstofhoudende soorten zoals methaan uitgassen, bijdragen aan het merkwaardige koolstofoverschot .
Stoffige, gasvormige schijven rond sterren zijn de geboorteplaatsen van planetaire systemen. Carnegie-onderzoeker Alycia Weinberger, co-auteur van de studie, legt uit: `` Aangezien we ons eigen zonnestelsel niet kunnen waarnemen zoals het 4,5 miljard jaar geleden was, kijken we naar jonge sterren om meer te weten te komen over de evolutie van planeetvormende schijven. Uiteindelijk willen we de omgevingen en processen rond andere sterren begrijpen die tot de opkomst van leven leiden. ”
Het nieuwe onderzoek is mogelijk gemaakt door FUSE - NASA's Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer - en gegevens van de beeldspectrograaf van de Hubble-ruimtetelescoop. Beta Pictoris is bijna tweemaal de massa van onze zon en tussen 8 en 20 miljoen jaar oud. Eerdere studies gaven aan dat het gas rond de ster een samenstelling van elementen had die erg leek op die in ons eigen zonnestelsel. De nieuwe metingen markeren de 'meest complete gasvoorraad in elke puinschijf' en kunnen het beeld radicaal veranderen.
"Astronomen zijn al enige tijd verbaasd over het bestaan van de gasschijf", zegt Roberge. "De straling van de ster moet het gas wegblazen, dus we zouden helemaal geen gas in een baan om de ster kunnen zien." Lange tijd werd gedacht dat er misschien een verborgen massa gas, misschien waterstof, was die de uitstroom remde, net zoals water een zwemmer vertraagt. Nu denken de auteurs dat het mysterieuze remmateriaal de geïoniseerde koolstof is (atomen die een elektron hebben verloren waardoor ze een netto positieve lading krijgen). Ionen trekken elkaar aan en stoten elkaar af vanwege elektrostatische kracht. Koolstof wordt niet weggeblazen van de ster, dus de geïoniseerde koolstof is erg goed in het vertragen van de andere gasvormige ionen.
Wat de gegevens echter niet beantwoorden, is wat de koolstof daar in de eerste plaats heeft geplaatst. De astronomen vergeleken de elementaire samenstelling van het gas met die van stof van de komeet van Halley, een heel oud type meteoriet, en de elementaire overvloed van onze zon. "Het klopte helemaal niet", merkte Roberge op.
Het verrassend koolstofrijke gas wijst in twee mogelijke richtingen. De asteroïden en kometen die om Beta Pictoris draaien, kunnen grote hoeveelheden koolstofrijk materiaal bevatten, zoals grafiet en methaan. Planeten die uit zulke lichamen zijn gevormd, zouden heel anders zijn dan die in het zonnestelsel en zouden methaanrijke atmosferen kunnen hebben, zoals Titan, een maan van Saturnus. Of de Beta Pictoris-asteroïden en kometen zijn misschien net zoals die in ons zonnestelsel toen ze jong waren. In die tijd bevatten ze misschien veel meer organisch materiaal dan asteroïden en kometen tegenwoordig lijken. Als dat zo was, werden meer van de bouwstenen van het leven aan de vroege aarde geleverd dan eerder werd gedacht.
Weinberger merkte op hoe te bepalen waar de koolstof vandaan kwam: "Als we konden achterhalen hoe koolstofrijk het stof bij de ster is, wat mogelijk is met toekomstige grote infraroodtelescopen, kunnen we erachter komen of het stof aannemelijk is bron van de koolstof. ' Bij het uiteenvallen van een planetesimaal zouden alle elementen in meteorieten worden geproduceerd, dus het stof zou overeenkomen met dat van een meteoriet. Deze botsingen vinden vrijwel zeker plaats in het gedeelte van de Beta Pictoris-schijf bij de ster. IJzige lichamen, vrij ver van de ster, verliezen mogelijk vluchtig methaan, maar geen water. En dit zou de schijf verrijken met koolstof en waterstof.
Zijn systemen zoals Beta Pictoris gebruikelijk of zeldzaam? Deze informatie zou wetenschappers helpen om de implicaties van het huidige werk beter te begrijpen. Beta Pictoris is verreweg de best bestudeerde schijf in zijn soort en de enige waarin het gas zo gedetailleerd is waargenomen. Deze situatie zal hoogstwaarschijnlijk het geval zijn tot de komst van een toekomstige ultraviolette ruimtetelescoop, of grote telescopen op de grond die op radiogolflengten werken, zoals de Atacama Large Millimeter Array, die volgens planning in 2012 moet worden voltooid.
Oorspronkelijke bron: Carnegie News Release
