Een kunstenaarsconcept van het miniatuur zonnestelsel (boven) vergeleken met een bekend zonnestelsel. Afbeelding tegoed: NASA / JPL Klik om te vergroten
Wetenschappers die een combinatie van telescopen op de grond en in een baan om de aarde hebben gebruikt, hebben een gefaalde ster ontdekt, minder dan een honderdste van de massa van de zon, mogelijk in het proces van het vormen van een zonnestelsel. Het is het kleinste bekende sterachtige object dat een planeetvormende schijf van rotsachtig en gasvormig puin herbergt, dat op een dag zou kunnen evolueren tot kleine planeten en een zonnestelsel in miniatuur zou kunnen creëren. Een team onder leiding van Kevin Luhman, assistent-professor astronomie en astrofysica aan de Penn State University, zal deze bevinding bespreken in het nummer van 10 december 2005 van Astrophysical Journal Letters.
Het ontdekte object, een bruine dwerg genoemd, wordt beschreven als een 'mislukte ster' omdat het niet massief genoeg is om kernfusie zoals onze zon te ondersteunen. Het object is slechts acht keer zo zwaar als Jupiter. Het feit dat een kleine bruine dwerg bezig zou kunnen zijn met het creëren van een zonnestelsel, vormt een uitdaging voor de definitie van ster, planeet, maan en zonnestelsel.
"Ons doel is om de kleinste‘ zon ’te bepalen met bewijs voor planeetvorming, 'zei Luhman. 'Hier hebben we een zon die zo klein is dat hij zo groot is als een planeet. De vraag wordt dan: hoe noemen we kleine lichamen die uit deze schijf zouden kunnen worden geboren: planeten of manen? ' Als deze protoplanetaire schijf wel planeten vormt, zou het hele systeem een verkleinde versie van ons zonnestelsel zijn - met de centrale "zon", de planeten en hun banen allemaal ongeveer 100 keer kleiner.
Het team van Luhman ontdekte de bruine dwerg, genaamd Cha 110913-773444, met NASA's Spitzer-ruimtetelescoop, de Hubble-ruimtetelescoop en twee telescopen in de Chileense Andes, de Blanco-telescoop van de Cerro Tololo Inter-American Observatory en de Gemini South-telescoop, beide internationale samenwerkingen gefinancierd gedeeltelijk door de National Science Foundation. Luhman leidde vorig jaar een soortgelijke waarneming die een bruine dwerg met een massa van 15 Jupiter en een protoplanetaire schijf aan het licht bracht.
Bruine dwergen worden geboren als sterren en condenseren uit dikke wolken gas en stof. Maar in tegenstelling tot sterren hebben bruine dwergen niet genoeg massa - en daarom niet genoeg druk en temperatuur in hun kernen - om kernfusie in stand te houden. Het blijven relatief koele objecten die zichtbaar zijn in golflengten met een lagere energie, zoals infrarood. Een protoplanetaire schijf is een platte schijf die bestaat uit stof en gas waarvan wordt gedacht dat ze samenklonteren om planeten te vormen. Ons zonnestelsel is ongeveer vijf miljard jaar geleden gevormd uit zo'n schijf. De Spitzer-telescoop van NASA heeft tot nu toe tientallen schijfvormige bruine dwergen gevonden, waarvan er verschillende de beginfase van het planeetbouwproces laten zien. Het materiaal in deze schijven begint aan elkaar te plakken in wat mogelijk de "zaden" van planeten zijn.
Met Spitzer ontdekte het wetenschapsteam Cha 110913-773444 op ongeveer 500 lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Chamaeleon. Deze bruine dwerg is jong, slechts ongeveer 2 miljoen jaar oud. Het team bestudeerde de eigenschappen van de bruine dwerg met infraroodinstrumenten op de andere observatoria. De coole, zwakke protoplanetaire schijf was alleen detecteerbaar met Spitzer's Infrared Array Camera, die werd ontwikkeld in het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
In de afgelopen tien jaar hebben de vooruitgang in de astronomie geleid tot de detectie van kleine bruine dwergen en enorme buitenzonne-planeten, wat tot een dilemma in de taxonomie heeft geleid. "Er zijn twee kampen als het gaat om het definiëren van planeten versus bruine dwergen", zegt teamlid Giovanni Fazio van het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. 'Sommige gaan op maat, en andere op hoe het object is gevormd. Dit nieuwe object zou bijvoorbeeld een planeet worden genoemd op basis van zijn grootte, maar een bruine dwerg op basis van hoe het zich heeft gevormd. ” Als iemand het object een planeet zou noemen, zei Fazio, dan heeft Spitzer misschien zijn eerste 'maanvormende' schijf ontdekt. Wat het uiteindelijke label ook mag zijn, één ding is duidelijk: het universum produceert een aantal vreemde zonnestelsels die heel anders zijn dan de onze. Andere leden van het ontdekkingsteam zijn Lucia Adame en Paola D'Alessio van de National Autonomous University of Mexico en Nuria Calvet en Lee Hartmann van de University of Michigan.
De 4 meter lange Blanco-telescoop van de Cerro Tololo Inter-American Observatory in Chili maakt deel uit van de National Optical Astronomy Observatory, die wordt beheerd door de Association of Universities for Research in Astronomy (AURA) Inc. in het kader van een samenwerkingsovereenkomst met de National Science Fundament. De nabijgelegen 8-meter Gemini South-telescoop wordt ook beheerd door AURA. NASA's Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md., Bouwde Spitzer's Infrared Array Camera. De hoofdonderzoeker van het instrument is Giovanni Fazio. Het Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Californië, beheert de Spitzer-missie voor NASA. Wetenschappelijke operaties worden uitgevoerd in het Spitzer Science Center van het California Institute of Technology in Pasadena.
Oorspronkelijke bron: Penn State University
