Hubble-opname van de ring rond Fomalhaut. Afbeelding tegoed: Hubble. Klik om te vergroten.
NASA's Hubble Ruimtetelescoop's meest gedetailleerde lichtbeeld ooit gemaakt van een smalle, stoffige ring rond de nabijgelegen ster Fomalhaut (HD 216956), biedt het sterkste bewijs tot nu toe dat een onhandelbare en onzichtbare planeet zwaartekracht aan de ring kan trekken.
Hubble laat ondubbelzinnig zien dat het centrum van de ring maar liefst 1,4 miljard mijl (15 astronomische eenheden) verwijderd is van de ster. Dit is een afstand die gelijk is aan bijna halverwege ons zonnestelsel. De meest plausibele verklaring, zeiden astronomen, is dat een onzichtbare planeet die in een elliptische baan beweegt, de ring met zijn zwaartekracht aantrekt. De geometrisch opvallende ring, schuin naar de aarde gekanteld, zou niet zo'n grote verschuiving hebben als hij alleen werd beïnvloed door alleen de zwaartekracht van Fomalhaut.
Een offset van het ringcentrum ten opzichte van de ster is afgeleid uit eerdere en langere golflengte-waarnemingen met behulp van submillimetertelescopen op Mauna Kea, Hawaï, de Spitzer-ruimtetelescoop, Caltech's Submillimeter-observatorium en het toepassen van theoretische modellen en fysieke veronderstellingen. Nu tonen de scherpe beelden van Hubble direct de offset van de ring ten opzichte van Fomalhaut.
Deze nieuwe waarnemingen bewijzen sterk dat ten minste één ongezien planetair massa-object in een baan om de ster draait. Hubble zou een object hebben gedetecteerd dat groter is dan een planeet, zoals een bruine dwerg. "Onze nieuwe Hubble-beelden bevestigen die eerdere hypothesen die suggereerden dat een planeet de ring verstoorde," zei Paul Kalas van de University of California in Berkeley. De ring is vergelijkbaar met de Kuipergordel van ons zonnestelsel, een enorm reservoir van ijzig materiaal dat overblijft na de vorming van onze zonnestelselplaneten.
De waarnemingen bieden inzicht in de beginjaren van ons zonnestelsel, toen de planeten een spel van sloopderby speelden met het puin dat was overgebleven van de vorming van onze planeten, waardoor veel objecten door de ruimte werden verspreid door de zwaartekracht. Sommige ijzige materialen zijn mogelijk in botsing gekomen met de planeten van het binnenste zonnestelsel, waardoor ze zijn geïrrigeerd met water dat is gevormd in het koudere buitenste zonnestelsel. Mogelijk zijn er andere brokstukken naar buiten gereisd, die de Kuipergordel en de Oortwolk vormen, een bolvormige materiaalwolk rond het zonnestelsel.
Alleen Hubble heeft de voortreffelijke optische resolutie om op te lossen dat de binnenrand van de ring scherper is dan de buitenrand, een veelbetekenend teken dat een object door zwaartekracht materiaal wegveegt als een ploeg die sneeuw opruimt. Een andere klassieke handtekening van de invloed van een planeet is de relatief smalle breedte van de ring, ongeveer 2,3 miljard mijl (25 astronomische eenheden). Zonder een object om het ringmateriaal intact te houden, zeiden astronomen, zouden de deeltjes zich veel breder verspreiden.
"Wat we in deze ring zien, is vergelijkbaar met wat te zien is in de Cassini-ruimtevaartuigafbeeldingen van de smalle ringen van Saturnus. In die beelden zijn de manen van Saturnus het materiaal van de ring 'aan het hoeden' en voorkomen dat de ring zich verspreidt, 'zei Kalas.
De vermoedelijke planeet draait mogelijk ver weg van Fomalhaut, binnen de binnenrand van de stofring, tussen 4,7 miljard en 6,5 miljard mijl (50 tot 70 astronomische eenheden) van de ster. De ring is 12 miljard mijl (133 astronomische eenheden) verwijderd van Fomalhaut, wat veel verder weg is dan onze buitenste planeet Pluto van de zon. Deze Hubble-waarnemingen detecteren de vermeende planeet niet rechtstreeks, dus de astronomen kunnen de massa niet meten. Ze zullen in plaats daarvan computersimulaties uitvoeren van de dynamiek van de ring om de massa van de planeet te schatten.
Kalas en medewerkers James R. Graham van de University of California in Berkeley en Mark Clampin van het NASA Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Md., Zullen hun bevindingen publiceren in het nummer van 23 juni 2005 van het tijdschrift Nature.
Fomalhaut, een 200 miljoen jaar oude ster, is slechts een kind vergeleken met onze eigen 4,5 miljard jaar oude zon. Hij bevindt zich op 25 lichtjaar afstand van de zon. Gelegen in het sterrenbeeld Piscis Austrinus (de zuidelijke vis), is de Fomalhaut-ring tien keer zo oud als puinschijven die eerder rond de sterren AU Microscopii en Beta Pictoris zijn gezien, waar zich nog planeten kunnen vormen. Als ons zonnestelsel een voorbeeld is, zouden planeten zich binnen tientallen miljoenen jaren na de geboorte van de ster rond Fomalhaut hebben gevormd.
De Hubble-afbeeldingen bieden ook een glimp van het buitenste planetaire gebied rond een andere ster dan onze zon. Veel van de meer dan 100 planeten die buiten ons zonnestelsel zijn gedetecteerd, cirkelen dicht bij hun sterren. De meeste van de huidige planeetdetectietechnieken geven de voorkeur aan het vinden van planeten die zich dicht bij hun sterren bevinden.
"De grootte van de stofring van Fomalhaut suggereert dat niet alle planetaire systemen zich op dezelfde manier vormen en evolueren? planetaire architecturen kunnen heel verschillend zijn van ster tot ster, ”legde Kalas uit. "Hoewel de ring van Fomalhaut analoog is aan de Kuipergordel, is de diameter vier keer groter dan die van de Kuipergordel."
De astronomen gebruikten de Advanced Camera for Surveys '(ACS) -coronagraaf aan boord van Hubble om het licht van de heldere ster te blokkeren, zodat ze details in de zwakke ring konden zien.
"De coronagraaf van de ACS biedt een hoog contrast, waardoor we de structuur van de ring kunnen zien tegen de extreem heldere schittering van Fomalhaut," zei Clampin. “Deze waarneming is momenteel onmogelijk te doen bij zichtbare golflengten zonder de Hubble-ruimtetelescoop. Het feit dat we het met Hubble konden detecteren, was onverwacht, maar indrukwekkend. ”
Kalas en zijn medewerkers gebruikten Hubble gedurende een periode van vijf maanden in 2004? 17 mei, 2 augustus en 27 oktober? om de structuur van de ring in kaart te brengen. De ene kant van de ring moet nog worden afgebeeld omdat deze zich buiten het gezichtsveld van de ACS-camera uitstrekt. De astronomen gebruiken Hubble deze zomer opnieuw om de hele ring in kaart te brengen. Ze verwachten dat de aanvullende Hubble-gegevens zullen onthullen of de ring al dan niet gaten bevat, die hadden kunnen worden uitgehouwen door de zwaartekrachtinvloed van een ongezien lichaam. De langere, diepere belichtingen kunnen ook aantonen of de ring een nog grotere diameter heeft dan momenteel wordt gezien. Bovendien zullen de astronomen de kleuren van de ring meten om de fysieke eigenschappen, inclusief de samenstelling, te bepalen.
Eerdere thermische emissiekaarten van Fomalhaut toonden aan dat de ene kant van de ring warmer is dan de andere kant, wat betekent dat de ring ongeveer de helft van de door Hubble gemeten afstand uit het midden is. Dit verschil kan worden verklaard door het feit dat Hubble's ACS-afbeeldingen van de structuur van de ring 100 keer scherper zijn dan de waarnemingen met een langere golflengte, en dus een veel nauwkeuriger resultaat opleveren. Of de discrepantie kan inhouden dat de ring er bij andere golflengten anders uitziet.
De stofring van Fomalhaut werd in 1983 ontdekt in observaties van NASA's Infrared Astronomical Satellite (IRAS). Het systeem is een aantrekkelijk doelwit voor toekomstige telescopen zoals de James Webb Space Telescope en de Terrestrial Planet Finder, zei Kalas.
Oorspronkelijke bron: Hubble News Release
