Astronomen hebben een kosmische stofschijf met bevroren deeltjes in beeld gebracht. De schijf, die rond een verre, jonge ster draait, levert belangrijke informatie over het ontstaan van ons eigen zonnestelsel.
Bron: Bill Saxton en Alexandra Angelich, NRAO/AUI/NSF
Met telescoopbeelden is het bestaan van kosmische sneeuwschijven rond jonge sterren bewezen. Een internationaal team van astronomen wist beelden te maken van een zogeheten sneeuwlijn, een lijn in de schijf waarlangs zich een specifieke stof bevindt, in dit geval koolstofmono-oxide (CO). Al lang dachten wetenschappers dat zogeheten sneeuwlijnen moesten bestaan, maar bewijs ontbrak en de precieze locatie van de lijnen was onbekend. Met behulp van de Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) is nu voor het eerst een lijn in beeld gebracht. Hiervoor maakten de onderzoekers beelden van TW Hydrae, een jonge ster zo’n 175 lichtjaar bij ons vandaan. De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in Science Express.
Volgens de theorie draaien de stofschijven met hoge snelheid rond jonge sterren. In de schijf bevinden zich verschillende sneeuwlijnen, met in elk een specifiek bevroren deeltje. Zo heb je een CO-lijn, maar bijvoorbeeld ook een koolstofdioxide-lijn en een lijn met doodgewone water-sneeuw. Elke stof zou, afhankelijk van de zwaarte, op een andere afstand rond de ster cirkelen en zo een ‘lijn’ vormen. ‘Dat we nu zo’n lijn in beeld hebben gebracht is een belangrijke bevestiging van de theorie’, aldus Michiel Hogerheijde, astronoom van de Universiteit Leiden en een van de betrokken onderzoekers.
Stofgrens
De sneeuwlijnen kunnen belangrijke informatie leveren over het ontstaan van ons eigen zonnestelsel. Men gaat er van uit dat bevroren stofdeeltjes in de lijnen samenklonteren en zo verantwoordelijk zijn voor het ontstaan van planeten. Hogerheijde: ‘Het sterrenstelsel dat we hebben onderzocht lijkt erg op ons zonnestelsel, maar dan veel jonger. We weten nu precies hoe ver de sneeuwlijn met CO zich van de ster bevindt.’ De wetenschappers nemen aan dat de CO-lijn zich in de kindertijd van ons zonnestelsel op een vergelijkbare afstand van de zon bevond. ‘De baan van Neptunus bevindt zich nog net voor de sneeuwlijn, daar vind je inderdaad slechts een klein beetje CO. De stof is vooral terug te vinden op wat zich binnen de lijn bevindt, zoals op Pluto en in kometen.’
Bron: Karin Oberg, Harvard University/University of Virginia
Supertelescoop
Het was niet eenvoudig om de sneeuwlijn te spotten. Rond de stofschijf zweven dikke gaswolken, waar lastig doorheen te kijken is. Om dit probleem te omzeilen, maten de onderzoekers niet direct de hoeveelheid CO, maar vingen ze straling op van een andere stof, diazenylium. Deze stof wordt afgebroken door vloeibaar CO, maar niet door de bevroren variant. Hoge concentraties diazenylium zijn dus een indicator voor hoge concentraties CO-sneeuw, redeneerden de onderzoekers. Inderdaad liet de wolk diazenylium een duidelijke, dikke lijn zien, ongeveer waar de onderzoekers hem op basis van berekeningen verwachtten.
De metingen werden gedaan met ALMA, een groot antenneveld in Chili. De onderzoekers hebben slechts 26 antennes gebruikt van de 33 die uiteindelijk beschikbaar zullen zijn. Hogerheijde: ‘In de gehele stofschijf die rond een jonge ster draait zijn verschillende ijssoorten te vinden, met elk een eigen lijn die iets vertelt over het ontstaan van een planeet.’ Zo zou de water-sneeuwlijn ongeveer samenvallen met de baan van Jupiter, wat een indicatie zou zijn dat de planeet uit de stoffen uit die lijn is ontstaan. ‘Het is heel erg moeilijk om ook de andere lijnen in beeld te brengen, maar als we ALMA op volle kracht gebruiken gaat het zeker lukken.’
Ook vorige week berichtten we over een ontdekking van ALMA. Toen bracht de telescoop de geboorte van een reuzenster in beeld.