Persbericht

Botsende kometen verklaren verrassende gasophoping bij jonge ster

ALMA ontdekt raadselachtige concentratie van gas in puinschijf rond Bèta Pictoris

6 maart 2014

Astronomen die gebruik maken van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) telescoop in het noorden van Chili hebben vandaag de ontdekking aangekondigd van een onverwachte ophoping van koolstofmonoxidegas in de stofrijke schijf rond de ster Bèta Pictoris. Dat is verrassend, omdat zulk gas naar verwachting snel wordt afgebroken door sterlicht. Iets – waarschijnlijk talrijke botsingen tussen kleine, ijsachtige objecten zoals kometen – moet ervoor zorgen dat het gas voortdurend wordt aangevuld. De nieuwe resultaten zijn vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Science.

Bèta Pictoris, een nabije ster aan de zuidelijke hemel die gemakkelijk waarneembaar is met het blote oog, wordt gezien als het prototype van een jong planetenstelsel. Het is een van de eerste sterren waarbij een grote omringende schijf van stofrijk puin is ontdekt [1]. Ook is bekend dat er, op een afstand van ongeveer 1,2 miljard kilometer, een planeet om de ster cirkelt.

Nieuwe waarnemingen met ALMA hebben nu laten zien dat de schijf rijk is aan koolstofmonoxidegas. Paradoxaal genoeg kan de aanwezigheid van koolstofmonoxidegas, dat zeer schadelijk is voor de mens, erop wijzen dat het planetenstelsel van Bèta Pictoris uiteindelijk een geschikte habitat voor leven wordt. Het bombardement van kometen dat zijn planeten momenteel ondergaan voorziet hen waarschijnlijk van water [2].

Maar koolstofmonoxide wordt gemakkelijk en snel afgebroken door sterlicht: op de plek waar het in de schijf van Bèta Pictoris is waargenomen kan het slechts ongeveer honderd jaar standhouden. Dat het gas aanwezig is in de 20 miljoen jaar oude schijf rond Bèta Pictoris komt dus als een grote verrassing. Waar komt het vandaan, en waarom is het er nog steeds?

‘Tenzij we Bèta Pictoris op een heel bijzonder moment waarnemen, moet het koolstofmonoxide voortdurend worden aangevuld,’ zegt Bill Dent, ESO-astronoom bij het Joint ALMA Office in Santiago, Chili, en hoofdauteur van het onderzoeksverslag dat vandaag in het tijdschrift Science is gepubliceerd. ‘De rijkste bron van koolstofmonoxide in een jong zonnestelsel zijn botsingen tussen ijsachtige objecten, van kometen tot objecten ter grootte van een planeet.’

Het tempo van afbraak moet dan wel heel hoog zijn: ‘Om de waargenomen hoeveelheden koolstofmonoxide te kunnen verklaren, moet om de vijf minuten een grote kometenbotsing plaatsvinden,’ aldus Aki Roberge, astronoom bij NASA’s Goddard Research Center in Greenbelt, VS, en mede-auteur van het artikel. ‘Om zo’n groot aantal botsingen te verkrijgen, moet er sprake zijn van een zeer dichtbevolkte, omvangrijke kometenzwerm.’

De ALMA-waarnemingen laten nóg een verrassing zien: dankzij ALMA’s unieke vermogen om tegelijkertijd positie en snelheid van het waargenomen koolmonoxide te meten, kon worden vastgesteld dat het gas op één plek is samengebald. Deze concentratie bevindt zich op 13 miljard kilometer van de ster – ongeveer driemaal de afstand zon-Neptunus. Waarom het gas zo’n compacte opeenhoping vormt is een raadsel.

‘Deze samenballing vormt een belangrijke aanwijzing voor wat er gaande is in de buitenste regionen van dit jonge planetenstelsel,’ zegt Mark Wyatt, astronoom bij de universiteit van Cambridge (VK) en mede-auteur van het artikel. Hij legt uit dat er twee manieren zijn waarop zo’n samenballing kan ontstaan: ‘Mogelijk is de concentratie van kometenbotsingen het gevolg van de aantrekkingskracht van een nog niet waargenomen planeet met ongeveer de massa van Saturnus. Een andere mogelijkheid is dat we de overblijfselen zien van één kolossale botsing tussen twee ijsplaneten met de massa van Mars.’

Beide mogelijkheden geven astronomen reden om te denken dat er meer planeten rond Bèta Pictoris op ontdekking wachten. ‘En koolstofmonoxide is nog maar het begin – er kunnen ook andere, meer complexe pre-organische moleculen uit deze ijsachtige objecten vrijkomen,’ voegt Roberge daar aan toe.

Verdere waarnemingen met ALMA, die nog niet op volle sterkte is, moeten meer inzicht geven in dit intrigerende planetenstelsel, en ons beter leren begrijpen onder welke omstandigheden ons eigen zonnestelsel is ontstaan.

Noten

[1] Veel sterren zijn omringd door draaiende wolken van stof, die puinschijven worden genoemd. Deze zijn het resultaat van lawines van botsingen tussen de brokken gesteente die om de ster cirkelen (ongeveer zoals de lawines van brokstukken van het ruimtestation in de film Gravity, maar dan op veel grotere schaal). Eerdere waarnemingen van Bèta Pictoris zijn gemeld in eso1024 en eso0842.

[2] Kometen bevatten bevroren koolstofmonoxide, koolstofdioxide, ammoniak en methaan, maar bestaan voor het overgrote deel uit een mengsel van stof en waterijs.

Meer informatie

De Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), een internationale astronomische faciliteit, is een samenwerkingsverband van Europa, Noord-Amerika en Oost-Azië, met steun van de republiek Chili. ALMA wordt in Europa gefinancierd door de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO), in Noord-Amerika door de National Science Foundation (NSF) van de VS in samenwerking met de National Research Council van Canada (NRC) en de National Science Council van Taiwan (NSC), en in Oost-Azië door de National Institutes of Natural Sciences (NINS) van Japan in samenwerking met de Academia Sinica (AS) in Taiwan. De bouw en het beheer van ALMA worden namens Europa geleid door ESO, namens Noord-Amerika door het National Radio Astronomy Observatory (NRAO), dat bestuurd wordt door de Associated Universities, Inc. (AUI), en namens Oost-Azië door het National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ). De overkoepelende leiding en het toezicht op bouw, ingebruikname en beheer van ALMA is in handen van het Joint ALMA Observatory (JAO).

De resultaten van dit onderzoek staan in het artikel ‘Molecular Gas Clumps from the Destruction of Icy Bodies in the β Pictoris Debris Disk’, dat op 6 maart 2014 in het tijdschrift Science verschijnt.

Het onderzoeksteam bestaat uit W.R.F. Dent (Joint ALMA Office, Santiago, Chili [JAO]), M.C. Wyatt (Institute of Astronomy, Cambridge, VK [IoA]), A. Roberge (NASA Goddard Space Flight Center, Greenbank, VS), J.-C. Augereau (Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble, Frankrijk [IPAG]), S. Casassus (Universidad de Chile, Santiago, Chili), S. Corder (JAO), J.S. Greaves (University of St. Andrews, VK), I. de Gregorio-Monsalvo (JAO), A. Hales (JAO), A.P.Jackson (IoA), A. Meredith Hughes (Wesleyan University, Middletown, VS), A.-M. Lagrange (IPAG), B. Matthews (National Research Council of Canada, Victoria, Canada) en D. Wilner (Smithsonian Astrophysical Observatory, Cambridge, VS).

ESO is de belangrijkste intergouvernementele astronomische organisatie in Europa en de meest productieve sterrenwacht ter wereld. Zij wordt ondersteund door vijftien landen: België, Brazilië, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Italië, Nederland, Oostenrijk, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland. ESO voert een ambitieus programma uit, gericht op het ontwerpen, bouwen en beheren van grote sterrenwachten die astronomen in staat stellen om belangrijke wetenschappelijke ontdekkingen te doen. Ook speelt ESO een leidende rol bij het bevorderen en organiseren van samenwerking op astronomisch gebied. ESO beheert drie waarnemingslocaties van wereldklasse in Chili: La Silla, Paranal en Chajnantor. Op Paranal staan ESO’s Very Large Telescope (VLT), de meest geavanceerde optische sterrenwacht ter wereld, en twee surveytelescopen: VISTA werkt in het infrarood en is de grootste surveytelescoop ter wereld en de VLT Survey Telescope is de grootste telescoop die uitsluitend is ontworpen om de hemel in zichtbaar licht in kaart te brengen. ESO is ook de Europese partner van de revolutionaire telescoop ALMA, het grootste astronomische project van dit moment. Daarnaast bereidt ESO momenteel de bouw voor van de 39-meter Europese Extremely Large optical/near-infrared Telescope (E-ELT), die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.

Links

• Foto's van ALMA
• NRAO release
• Meer informatie over ALMA

Contact

Bill Dent
Joint ALMA Office
Santiago, Chile
E-mail: wdent@alma.cl

Richard Hook
ESO, Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Mobiel: +49 151 1537 3591
E-mail: rhook@eso.org

Marieke Baan (Perscontact Nederland)
ESO Science Outreach Network en NOVA Informatie Centrum
Tel: +31(0)20-5257480
E-mail: eson-netherlands@eso.org

Connect with ESO on social media

Dit is een vertaling van ESO-persbericht eso1408.