22 augustus 2017

Zonnestelsel-in-wording maakt drastische chemische veranderingen door

L1527

Sterren worden geboren vanuit interstellaire wolken van gas en stof. Als een gedeelte van zo’n wolk onder z’n eigen gewicht gaat instorten, dan vormt zich een zogenaamde proto-ster. Rondom deze ster ontstaat dan een wervelende schijf van gas en stof (een proto-planetaire of planeetvormende schijf). Je zou zeggen dat de chemische samenstelling van deze schijf hetzelfde zou moeten zijn als de chemische samenstelling van de oorspronkelijke gaswolk. Nieuwe waarnemingen die verricht zijn met ALMA hebben echter uitgewezen dat dit niet het geval is. Deze ontdekking zal een grote impact hebben op onze modellen van het ontstaan van planeten.

L1527 is een bekende protoster (baby-ster) en is vaak het doelwit geweest van telescopen, zoals de Spitzer-ruimtetelescoop, die onderstaande infraroodopname heeft gemaakt van L1527 en z’n directe omgeving. Het licht van de ster ontsnapt via een “holte”, die is uitgehouwen in de gaswolk door krachtige bipolaire gasstromen, die afkomstig zijn van de ster. Het sterlicht doet het omringende gas vervolgens oplichten, waarbij de vlindervormige nevel ontstaat die op onderstaande foto zichtbaar is. Radiowaarnemingen hebben uitgewezen dat een deel van dit gas een schijf vormt rondom de ster, en dat we deze schijf precies van opzij zien.

L1527_Spitzer_illustration

Radiowaarnemingen hebben het voordeel dat ze componenten zichtbaar maken die op infrarode golflengtes onzichtbaar blijven. Hierbij vormen de krachtige radio-ogen van ALMA een uitkomst. Verschillende moleculen binnen het gas stralen allemaal radiostralen uit op specifieke golflengtes, waarbij omstandigheden als temperatuur, druk en chemische samenstelling een grote invloed hebben op het uitgezonden radio-“licht”. Dat betekent dat de eigenschappen van het gas bepaald kunnen worden door de verschillende moleculen te detecteren. Het voordeel van ALMA is dat het ook zeer zwakke moleculen kan zien, die voor overige radio-observatoria onzichtbaar zijn. Voorbeelden zijn cyclische C3H2 en zwaveloxide.

Aan de hand van het C3H2 hebben astronomen vastgesteld dat de schijf een straal heeft van 500 AU (1 AU is de afstand tussen de aarde en de zon. Neptunus staat op 30 AU van de zon). Voorbij 100 AU valt het ronddraaiende gas ook naar de ster toe. Binnen 100 AU is de uitstoot van C3H2 erg zwak, hetgeen wijst op een chemische differentiatie tussen de binnenschijf en de buitenschijf. Het team schat de temperatuur op ongeveer -245 graden C. De zwaveloxide heeft echter een geheel afwijkende verspreiding. Dit gas vormt een ringvormige structuur met een straal van 100 AU, met een temperatuur van -210 graden C – hoger dus dan van het cyclische C3H2.

L1527_Spitzer_ALMA_small

L1527 gezien door Spitzer (links) en de ALMA-waarnemingen van C3H2 (midden) en zwaveloxide (rechts).

Wat veroorzaakt de drastische verandering in chemische samenstelling op 100 AU? Computersimulaties laten zien dat het invallende gas door de centrifugale kracht wordt tegengewerkt en “ophoopt” – de zogenaamde “centrifugale barri

Laat wat van je horen

*