Als het op exoplaneten aankomt, hebben we een reeks extremen ontdekt: buitenaardse werelden die meer op science fiction dan op werkelijkheid lijken. Krachtige verstoringen van de zwaartekracht van de twee sterren kunnen een planeet gemakkelijk tot stof vermalen, laat staan voorkomen dat deze zich in de eerste plaats vormt.
Een nieuwe studie heeft een opvallend paar wild verkeerd uitgelijnde planeetvormende schijven aan het licht gebracht in het jonge dubbelstersysteem HK Tau. Het is de duidelijkste foto ooit van protoplanetaire schijven rond een dubbele ster, die licht werpt op de geboorte en de uiteindelijke baan van de planeten in een systeem met meerdere sterren.
De "Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) heeft ons een ongekend beeld gegeven van een hoofdster en zijn binaire metgezel met onderling verkeerd uitgelijnde protoplanetaire schijven", zei Eric Jensen van Swarthmore College in een persbericht. 'In feite zien we misschien de vorming van een zonnestelsel dat misschien nooit tot rust zal komen.'
De twee sterren in het systeem - op ongeveer 450 lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Stier - zijn minder dan vier miljoen jaar oud en zijn gescheiden door ongeveer 58 miljard kilometer, of 13 keer de afstand van Neptunus tot de zon.
Dankzij ALMA's hoge gevoeligheid en ongekende resolutie konden Jensen en collega's de rotatie van de twee protoplanetaire schijven van HK Tau volledig oplossen.
“Het is gemakkelijker om verspreid gas en stof te observeren omdat het meer oppervlakte heeft - net zoals het misschien moeilijk is om een klein stukje krijt van een afstand te zien, maar als je het krijt vermaalt en de wolk verspreidt van krijtstof, je kon het van verderaf zien, 'vertelde Jensen aan Space Magazine.
Het koolmonoxidegas draait om beide sterren in twee brede banden die duidelijk roteren - de kant die van ons wegdraait is roodverschuift, terwijl de kant die naar ons toe draait blauw wordt verschoven.
"Wat we in dit binaire systeem vinden, is dat de twee cirkelende schijven heel verschillend van elkaar zijn georiënteerd, met een hoek van ongeveer 60 of 70 graden tussen hun baanvlakken," vertelde Jensen aan Space Magazine. Omdat de schijven zo verkeerd zijn uitgelijnd, is het duidelijk dat ten minste één ook niet synchroon loopt met de baan van hun gaststerren.
"Deze duidelijke verkeerde uitlijning heeft ons een opmerkelijke blik gegeven op een jong dubbelstersysteem", zegt co-auteur Rachel Akeson van het NASA Exoplanet Science Institute van het California Institute of Technology. "Hoewel er eerder hints zijn geweest dat dit type verkeerd uitgelijnd systeem bestaat, is dit het schoonste en meest opvallende voorbeeld."
Sterren en planeten vormen zich uit enorme wolken stof en gas. Kleine zakjes in deze wolken storten in onder de zwaartekracht. Maar terwijl de zak krimpt, draait hij snel, waarbij het buitenste gebied plat wordt tot een turbulente schijf. Uiteindelijk wordt de centrale zak zo heet en dicht dat deze kernfusie - bij de geboorte van een ster - ontsteekt, terwijl de buitenste schijf - nu de protoplanetaire schijf - planeten begint te vormen.
Ondanks dat ze zich vormen van een platte, regelmatige schijf, kunnen planeten in zeer excentrieke banen terechtkomen en kunnen ze verkeerd uitgelijnd zijn met de evenaar van de ster. Een waarschijnlijke verklaring is dat een binaire metgezel hen beïnvloedt - maar alleen als de baan aanvankelijk niet goed is uitgelijnd met de planeten.
"Omdat deze schijven niet goed zijn uitgelijnd met de binaire baan, zullen dat ook de banen zijn van alle planeten die ze vormen," vertelde Jensen aan Space Magazine. "Dus op de lange termijn zal de binaire metgezel die planeetbanen beïnvloeden, waardoor ze gaan oscilleren en de neiging hebben om meer in lijn te komen met de binaire baan, en tegelijkertijd excentrieker te worden."
In de toekomst willen de onderzoekers bepalen of dit type systeem typisch is of niet. Als dat zo is, dan kunnen getijdenkrachten van metgezellensterren gemakkelijk de orbitale eigenschappen verklaren die het huidige monster van exoplaneten zo anders maken dan de planeten van ons eigen zonnestelsel.
De resultaten verschijnen op 31 juli 2014 in Nature.
