Hoe planeten zich vormen, is een van de belangrijkste vragen in de astronomie. Maar gezien de waarnemingsafstanden is dit op zijn best een moeilijke taak. "Dit is een uitgebreid onderwerp met veel uitdagingen", zei David Wilner van het Harvard-Smithsonian Center for Astronomy tijdens zijn lezing op de bijeenkomst van de American Astronomical Society deze week. "Maar in de loop van de afgelopen decennia met waarnemingen van nabije sterrenstelsels, zijn we tot een basisoverzicht gekomen van het proces van zonnestelselvorming."
Er zijn een aantal hindernissen die overwonnen moeten worden bij het bestuderen van protoplanetaire schijven. Ten eerste is het grootste deel van de schijfmassa koud en donker, omdat de moleculaire waterstof niet uitstraalt. Deze gebieden worden alleen onderzocht door een paar kleine onderdelen: thermische emissie door stof en verstrooid licht van de ster.
Ten tweede is de hoeveelheid 'spullen' waar astronomen naar kijken eigenlijk vrij klein. Gewoonlijk is de hoeveelheid protoplanetair materiaal ongeveer 1 / 100ste van de massa van de ster en ongeveer 1 / 4000ste graad aan de hemel.
Door observaties van veel systemen met verschillende telescopen, kunnen we deze schijfsystemen in verschillende golflengten zien in een poging zowel de ster als de schijfcomponenten te zien. Wilner zei dat er twee eigenschappen zijn die bijzonder belangrijk zijn om te weten: schijfmassa's in het algemeen, aangezien de helderheid recht evenredig is met de massa, en ten tweede is de levensduur van de schijf. Volgens de huidige kennis verspreidt de stofschijf zich met 50% in 3 miljoen jaar en 90% met 5 miljoen jaar.
Als voorbeeld besprak Milner de Rho Ophiuchi-nevel (afbeelding hierboven), gelegen nabij de sterrenbeelden Scorpius en Ophiuchus, ongeveer 407 lichtjaar verwijderd van de aarde.
“De Rho Oph-wolk is spectaculair, met prachtige donkere gebieden die kolommen van gas en stof zijn die het achtergrondsterrenveld blussen. Dit is het materiaal dat sterren en planeten vormt. '
Wilner zei dat de stappen in de vorming van het zonnestelsel als volgt zijn: eerst de vorming van een primordiale proto-sterschijf, vervolgens de protoplanetaire schijf en vervolgens de puinschijf binnen een planetair systeem.
Maar de belangrijkste problemen in ons begrip liggen in het feit dat astronomen nog niet alle stappen in dit proces hebben gezien en niet direct kunnen bewijzen dat deze vroege schijven de planeten gaan vormen. Er zijn verschillende aanwijzingen, zoals dat er gaten ontstaan in het stof rond materiaalklompjes, vergelijkbaar met de gaten in de ringen van Saturnus rond manen.
De afgelopen 15 jaar zijn protoplanetaire schijven bestudeerd met verschillende interferometers bij de Keck Observatory op Mauna Kea bij verschillende golflengten van 0,87 micron tot 7 mm. En de afgelopen vijf jaar heeft de Spitzer-ruimtetelescoop zijn infraroodcapaciteiten uitgeleend om onze kennis naar ons huidige inzicht te vergroten. Maar al snel zou een nieuwe telescoop in de hoge Chileense woestijn de resolutie kunnen bieden die nodig is om niet alleen een glimp op te vangen van de gaten in de schijven, maar ook van een nieuw venster over hoe materialen rond opkomende planeten manen kunnen vormen. De Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) werkt bij golflengten van 0,3 tot 9,6 millimeter.
Wilner kijkt er duidelijk naar uit om de observatiemogelijkheden van deze array aan het werk te zetten. ALMA staat gepland voor 2012 en zal helpen bij het opvullen van de "hiaten" van onze kennis over planetaire vorming.
Bron: AAS Meetingpresentatie, met toelichting van Chris Lintott
