Met nieuwe instrumenten vullen astronomen alle stukjes in die helpen verklaren hoe planeten worden gevormd uit uitgebreide schijven gas en stof rond pasgeboren sterren. Maar astronomen hebben één proto-planetaire schijf gevonden die weigert op te groeien. Het is 25 miljoen jaar oud en heeft de overgang naar planeten nog steeds niet gemaakt. Lee Hartmann is bij het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, en de hoofdauteur op het papier kondigt de vondst aan.
Luister naar het interview: Planetaire schijf die weigert op te groeien (6 MB)
Of abonneer u op de podcast: universetoday.com/audio.xml
Fraser Cain: Je hebt de oudste planetaire schijf gevonden. Kun je me een idee geven van hoe ongebruikelijk dit is?
Lee Hartmann: Dit gaat over de oudste planetaire of protoplanetaire schijf. De oudste die we eerder hebben gevonden, was ongeveer 10 miljoen jaar oud, dus dit is ongeveer 2 tot 2,5 keer zo oud als alles wat we eerder hebben gevonden.
Fraser: Was dat een grote verrassing om zoiets ouds te vinden?
Hartmann: Ja, het lijkt erop dat de helft of meer van de sterren een soort uitgebreide stoffige schijf hebben met iets dat planeten zou maken. Op een leeftijd van ongeveer een miljoen jaar of zo. En dan tegen 10 miljoen jaar of zo, ben je op 10% van alle sterren of misschien zelfs minder dan dat. Dus om dit ding tweemaal zo oud te vinden, was echt heel opmerkelijk. We dachten dat we tegen 20 miljoen jaar echt op nul zouden staan voor alles dat nog stof om zich heen had dat heel erg op een planetaire schijf leek.
Fraser: Wat kan de schijf zo lang stabiel houden?
Hartmann: Het is niet echt duidelijk. Het centrale systeem is in dit geval eigenlijk een nabije dubbelster en dus is het mogelijk - in tegenstelling tot een enkele ster in ons zonnestelsel - dat er twee, bijna gelijke massa-sterren zijn die in een zeer nauwe baan cirkelen en hoewel iets zo groot als ergens tussen de baan van Mercurius en die van Venus; iets zo groot. Dat kan een beetje opwinding veroorzaken, omdat elke ster zijn eigen zwaartekracht heeft, en terwijl ze zich verplaatsen, kunnen ze de schijf opwrijven en de deeltjes roeren. Wat we denken dat er bij het maken van planeten gebeurt, is dat het stof, de kleine stofkonijntjes, op een elektrostatische manier in kleine klontjes kleven en dan groter en groter wordt. En het maakt rotsen, en dan dingen die meer op asteroïden lijken, en tenslotte planeten. En het stadium van de planeetvorming is wat al dit stof echt opruimt. En dus wordt dat proces als zeer delicaat beschouwd en worden de zaken min of meer geregeld op tijdschalen van duizenden tot miljoenen jaren. Het is mogelijk dat als je het een beetje omdraait en het deeltje zwevend houdt, ze niet zo goed bij elkaar blijven en niet door de rest van het planetaire vormingsproces gaan zoals de meeste andere sterren.
Fraser: Hoe vaak komt zoiets voor? Aangezien dit de oudste is die is gevonden, denk je dat er nog andere in de buurt zijn, of is dit gewoon een totale toevalstreffer?
Hartmann: Het is moeilijk voor te stellen dat er maar één van deze dingen in de melkweg is, laat staan het hele universum. Maar dit moet, voor zover we weten, een zeer zeldzame gebeurtenis zijn. We kunnen grote sterrenhopen zien die 30 miljoen jaar oud, 50 miljoen jaar oud, 100 miljoen jaar oud zijn en zoiets hebben ze niet gevonden in honderden of zelfs duizenden sterren in totaal. Het is waarschijnlijk 1 op de 1000 misschien, of zoiets. Dat is wat ik vermoed, maar het is moeilijk te weten. We hebben deze dingen niet zorgvuldig genoeg bekeken. Dat hebben we tot voor kort niet kunnen doen. De Spitzer-ruimtetelescoop heeft zoveel meer gevoeligheid dan al het andere dat we eerder konden doen. Het is zojuist honderdduizenden keren ons vermogen geweest om zwakke bronnen zoals dit ding te detecteren. We zetten alleen de eerste babystappen om te ontdekken wat er allemaal te doen is en in onze eigen buurt. Met de Spitzer-telescoop beginnen ze naar enkele van deze andere clusters te kijken, ze bevestigen dat tweemaal de leeftijd van dit systeem minder dan 1 op de 1000 zo is. Het is echt een redelijk uniek systeem. We moeten het in een aantal bijzondere omstandigheden hebben opgevangen.
Fraser: Denk je dat het nog miljoenen en miljoenen jaren kan duren. Is dit er nog een jonge leeftijd voor?
Hartmann: Dit is iets dat we niet zo goed begrijpen. En een van de redenen om dit soort systemen te bestuderen, is dat we echt veel hulp nodig hebben om de fysica hiervan te begrijpen. De fysica van hoe planeten ontstaan uit in feite stofkonijntjes om mee te beginnen. Het is gewoon zo'n ingewikkeld proces en er zijn allerlei dingen waarvan we niet helemaal begrijpen dat we echt meer onderzoek naar deze dingen nodig hebben. Ik weet niet echt wat er met dit systeem gaat gebeuren. Mijn eigen mening is dat het waarschijnlijk niet door zal gaan en in planeten zal stollen als het dat nog niet heeft gedaan. De theorie suggereert dat er een soort drempel is waaraan je moet voldoen. Je moet net genoeg spullen hebben om het te laten gebeuren, om echt over de bult heen te komen om grotere lichamen te maken, die dan al het kleinere stof kunnen opruimen en de schijf kunnen verwijderen. Als je die drempel nooit haalt, maak je misschien nooit planeten. Ik vermoed dat het misschien gewoon uitdroogt, en dat sommige stofdeeltjes ofwel worden uitgeblazen of langzaam in de ster spiraalvormig worden en dat is het einde ervan, maar we begrijpen het niet echt.
Fraser: Zijn er al eerder planeetvormende schijven gezien rond binaire systemen?
Hartmann: Ja, als ik me kan kwalificeren om te zeggen dat we ervan uitgaan dat deze schijven planeten maken. We hebben niet echt het complete rookpistool gehad om te zeggen dat deze stoffige schijven eigenlijk planeten maken. Ik denk dat het een zeer grote waarschijnlijkheid is omdat we al dit verspreide stof rond zeer jonge sterren zien en dan is het allemaal weg. We weten dat we al het stof moeten stollen en de kleine dingen moeten pakken en in grote dingen moeten stoppen om planeten te maken. Dus dat is de veronderstelling die we maken, maar ik wilde alleen maar zeggen dat we de puntjes op dat punt niet echt hebben verbonden.
Fraser: Klopt, zijn er dus schijven gezien rond binaire systemen zoals deze?
Hartmann: Ja, dat hebben ze. Dit probleem is dat je in principe de schijf niet in dezelfde baan als de binaire baan kunt hebben. De andere ster zal al het stof opslokken, verdampen of wegblazen. Aan de andere kant, als je een heel breed binair getal hebt, als je iets hebt waar de andere ster erg ver weg is, kun je een schijf goed in dat binaire getal hebben en het weet niet dat er nog een andere ster in een baan rond de aarde is. We draaien om de zon en Jupiter is daarbuiten bij verschillende astronomische eenheden, en dat veroorzaakt slechts kleine verstoringen in de baan van de aarde. Evenzo zou je een systeem kunnen hebben waarbij de twee sterren relatief dicht bij elkaar staan en de schijf ver buiten het buitengebied ligt. En dus lijkt het voor die schijf bijna alsof er een enkele ster is. Het is niet precies zo, omdat de twee sterren in een baan om de aarde draaien, waardoor de zwaartekracht het een beetje opwaarts beweegt. Maar het is niet zo ver verwijderd van slechts één enkel object. Dus zolang de schijf veel groter is dan het binaire of kleiner dan het binaire, gaat het goed. Als de schijf echter veel groter is dan het binaire bestand, kan het zo zwak zijn en zo verspreid dat het nooit echt effectief in planeten stolt. Dat is iets dat we zouden voorspellen, maar dat kunnen we nog niet observeren.
Fraser: Heeft u hier enkele observaties voor gepland?
Hartmann: Wat ik denk dat we zouden willen proberen, is om langere golflengte-waarnemingen te doen om te zien waar de schijf ophoudt, want in deze reeks waarnemingen zeggen we in feite dat er een schijf is, maar we weten niet hoe groot is het. De vraag is of er iets buiten dit systeem is dat de schijf ook kan verstoren. Het is misschien zelfs een drievoudig systeem voor zover we weten, met een veel bredere metgezel die een lage massa heeft en die we niet hebben gezien. En dat zou het echt kunnen veroorzaken en voorkomen dat de schijf tenminste planeten laat stollen. En het andere dat we proberen te doen, is dat we andere systemen zoals deze proberen te identificeren die ook 20 miljoen jaar oud zijn, 30 miljoen jaar oud. Als we nog meer van deze dingen kunnen vinden, gewoon om te zien hoe vaak ze voorkomen en of het allemaal binaire bestanden zijn, of wat er speciaal aan is, waardoor ze zo lang meegaan. Wat we eigenlijk proberen te doen, is het proces zien hoe een schijf in planeten verandert, maar dat duurt natuurlijk miljoenen jaren, dus je kunt dat niet volgen - ik kan het tenminste niet volgen. Het is alsof je een momentopname van een populatie maakt. Je hebt oude mensen en jonge mensen en baby's enzovoort. En je probeert af te leiden hoe de evolutie gaat van het samenvoegen van de verschillende stukken. En dan zijn sommige mensen vrijgevig, of beter gevoed, en ze hebben een andere cultuur of wat dan ook, en je probeert te zien wat voor verschillende effecten de populatie op die momentopname heeft. Om te proberen andere systemen te vinden die zo zijn, kun je het experiment uitvoeren om te zien wat er gebeurt als je een veel bredere binaire code hebt, of wat er gebeurt als het een andere massaster in het midden is. We kunnen het experiment niet echt doen, maar als we genoeg verschillende soorten van dit soort objecten vinden, dan heeft de natuur het experiment op verschillende plaatsen gedaan en hoeven we er alleen maar naar te kijken.
Deze ontdekking werd oorspronkelijk aangekondigd op Space Magazine op 19 juli 2005.
