Astronomen theoretiseren dat toen onze zon nog jong was, hij omringd was door een schijf van stof en gas waaruit de planeten uiteindelijk zijn ontstaan. Verder wordt getheoretiseerd dat de meerderheid van de sterren in ons heelal aanvankelijk op deze manier wordt omgeven door een "protoplanetaire schijf", en dat deze schijven in ongeveer 30% van de gevallen een planeet of systeem van planeten zullen worden.
Gewoonlijk wordt aangenomen dat deze schijven in een baan rond de equatoriale band (ook bekend als de ecliptica) van een ster of sterrenstelsel draaien. Nieuw onderzoek van een internationale groep wetenschappers heeft echter het eerste voorbeeld ontdekt van een dubbelstersysteem waarbij de oriëntatie werd omgedraaid en de schijf nu rond de polen draait (loodrecht op de ecliptica).
Ter wille van hun studie, die onlangs in het wetenschappelijk tijdschrift is verschenen Natuur, het team vertrouwde op de Atacama Large Millimeter / sub-millimeter Array (ALMA) om beelden met hoge resolutie te verkrijgen van HD 98800, een viervoudig zonnestelsel op ongeveer 146,4 lichtjaar van de aarde. Binnen dit systeem ontdekten ze een innerlijk binair paar (HD 98800BaBb) van twee zonachtige sterren omgeven door een schijf van asteroïdengordel.
Deze ontdekking bevestigt iets dat voorheen slechts een theorie was voor astronomen, namelijk dat sommige puinschijven een polaire configuratie zouden kunnen hebben. Zoals Dr. Grant M. Kennedy, een Royal Society University Research Fellow van de University of Warwick en de hoofdauteur van de studie, in een Warwick-persbericht zei:
“Schijven die rijk zijn aan gas en stof zijn te zien rond bijna alle jonge sterren, en we weten dat minstens een derde van de sterren die in een baan om enkele sterren draaien planeten vormt. Sommige van deze planeten worden niet goed uitgelijnd met de draaiing van de ster, dus we hebben ons afgevraagd of iets soortgelijks mogelijk is voor circumbinaire planeten. Een eigenaardigheid van de dynamiek betekent dat een zogenaamde polaire verkeerde uitlijning mogelijk zou moeten zijn, maar tot nu toe hadden we geen bewijs van verkeerd uitgelijnde schijven waarin deze planeten zouden kunnen ontstaan. '
Hoewel ze moeilijk te observeren zijn met conventionele optica, zijn puinschijven relatief gemakkelijk te bestuderen in de radio- en ver-infrarode (dat wil zeggen millimeter en submilliter) golflengten, dankzij alle straling die ze absorberen van hun moedersterren. Dr. Kennedy en zijn collega-onderzoekers vertrouwden op ALMA's vermaarde vermogen om objecten in deze golflengten te bestuderen om de oriëntatie van de protoplanetaire circumbinaire schijf van de HD 98800BaBb te bepalen.
De baan van het binaire bestand was al bekend dankzij eerder onderzoek dat heeft bepaald hoe de sterren in een baan om elkaar draaien. Door dit te combineren met de gegevens verkregen door ALMA, konden Dr. Kennedy en zijn team vaststellen dat de oriëntatie van de puinschijf consistent was met een perfect polaire baan. Dit betekende dat terwijl de twee sterren om elkaar heen draaien op één vlak, de schijf in een vlak om hen heen draait.
Het meest opwindende aspect van deze vondst is volgens Dr. Kennedy dat het aantoont dat planeten zich onder radicaal andere omstandigheden kunnen vormen dan die we kennen. Zoals hij het zei:
“Misschien wel het meest opwindende aan deze ontdekking is dat de schijf een aantal van dezelfde handtekeningen vertoont die we toeschrijven aan stofgroei in schijven rond enkele sterren. We nemen aan dat planeetvorming in ieder geval kan beginnen in deze polaire circumbinary schijven. Als de rest van het proces van planeetvorming kan plaatsvinden, is er misschien een hele populatie van niet goed uitgelijnde planeten in de omtrek die we nog moeten ontdekken, en dingen als rare seizoensvariaties om te overwegen. '
"Weird" is zeker een nauwkeurige omschrijving! Stel je voor, als je wilt, planeten waar 's nachts een heldere ring verschijnt, vanaf de onderkant van de horizon reikt en zich helemaal boven het hoofd uitstrekt. De dagcyclus zou ook heel anders zijn, aangezien de twee sterren in de loop van een jaar zowel verticaal als horizontaal langs de hemel bewegen. En op bepaalde tijden van het jaar zou er maar één ster zichtbaar zijn terwijl ze om elkaar heen draaiden.
De polaire configuratie zou ook een aantal ongebruikelijke seizoensvariaties betekenen, waarbij verschillende breedtegraden gedurende de omlooptijd van de planeet min of meer verlicht zouden worden. Gecombineerd met de eigen rotatie van de planeet, zouden temperaturen en daglichtomstandigheden rond de evenaar aanzienlijk variëren. Afhankelijk van de omlooptijd kunnen de poolgebieden jarenlang zomers en winters ervaren.
Deze laatste ontdekking geeft aan dat buitenaardse planeten niet alleen exotische composities en omgevingen hebben, maar ook exotische banen kunnen ervaren. Daniel Price, universitair hoofddocent en ARC Future Fellow bij het Monash Center for Astrophysics (MoCA) en co-auteur van het artikel, legde uit:
“Vroeger dachten we dat andere zonnestelsels zich net als de onze zouden vormen, met de planeten allemaal in dezelfde richting rond een enkele zon. Maar met de nieuwe beelden zien we een wervelende schijf van gas en stof die om twee sterren draait. Het was heel verrassend om ook te ontdekken dat die schijf haaks op de baan van de twee sterren draait. Ongelooflijk genoeg werden er nog twee sterren rond die schijf gezien. Dus als hier planeten zouden worden geboren, zouden er vier zonnen aan de hemel zijn! '
Behalve dat het een wetenschappelijke primeur is die voorspellingen van astronomen valideert, kan deze laatste ontdekking ons ook veel leren over hoe planeten zich kunnen vormen in andere zonnestelsels. Aangezien orbitale en dagcycli een belangrijke factor zijn als het gaat om het leven op aarde, kunnen deze systemen en andere soortgelijke systemen ons misschien ook iets leren over hoe het leven op andere planeten kan ontstaan.
