17 juli 2024

Webb bevestigt de al lang bestaande vermoedens over het proces van planeetvorming

Credit: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)

Sterrenkundigen hebben met behulp van de Webb ruimtetelescoop al lang bestaande vermoedens over het proces van planeetvorming bevestigd. Dat deden ze door waterdamp in protoplanetaire schijven bij jonge sterren waar te nemen. Al lang bestaat de theorie die zegt dat ijzige steentjes kunnen ontstaan in de koude buitenregionen van protoplanetaire stof- en gasschijven rondom sterren, dezelfde plek waar zich ook de kernen van kometen bevinden in het zonnestelsel. Door wrijving met het gas in de schijf zouden de steentjes naar de binnenste regionen in de schijf migreren en zo zouden ze daar zowel vaste stoffen als water afleveren, dé grondstoffen voor de vorming van planeten. De theorie stelt verder dat zodra de ijzige steentjes komen binnen de ‘sneeuwgrens’ rondom een ster, da’s de grens waarbinnen het warm genoeg is om sneeuw te laten overgaan tot waterdamp, ze grote hoeveelheden waterdamp vrijgeven. En dat is nu precies wat Andrea Banzatti (Texas State University, San Marcos, Texas) en zijn team met Webb hebben waargenomen. Met Webb’s MIRI (Mid-Infrared Instrument) bestudeerden ze vier protoplanetaire schijven rond op de zon lijkende sterren, waarvan er twee compact waren en twee wijd/uitgebreid – de laatste variant kent diverse ringen en gaten (zie de illustratie hieronder).

Credit: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)

De sterren die werden bestudeerd waren nog maar 2 tot 3 miljoen jaar oud, da’s piepjong in sterrenkundetermen. Van de compacte schijven was de verwachting dat de steentjes door de ‘pebble drift’ zouden reiken tot een afstand vergelijkbaar met die van Neptunus tot de zon (≈30 AE), terwijl de steentjes in de uitgebreide schijven in meerdere ringen zouden reiken tot 6 keer de afstand zon-Neptunus. Met MIRI hebben ze geprobeerd dit waar te nemen en wel door de hoeveelheid water in de schijven te meten.

Credit: NASA, ESA, CSA, L. Hustak (STScI), A. Banzatti (Texas State University)

Het resultaat van de waarnemingen is dat in de binnenste regionen van de compacte schijven meer overtollig water werd aangetroffen dan in de uitgebreide schijven. In de uitgebreide schijven merken de steentjes bij hun migratie dat ze op hindernissen stuiten, veroorzaakt door ‘pressure bumps’, gebieden waar de druk plaatselijk hoger kan zijn. De steentjes hebben dan de neiging om zich daar te verzamelen. Dat zou in het geval van ons eigen zonnestelsel gebeurd kunnen zijn door grote planeten zoals Jupiter, die ook voor hogere druk kunnen zorgen. Dit alles betekent dat alleen de compacte schijven een migratie van steentjes laten zien, welke er voor zorgt dat er binnen de sneeuwgrens water afgeleverd wordt, tot een afstand die tien keer kleiner is dan de afstand zon-Neptunus. In de illustratie hieronder zie je het verschil uitgebeeld tussen de migratie van steentjes in de compacte en uitgebreide schijven.

Credit: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)

Meer informatie vind je in dit vakartikel dat op 8 november verscheen in the Astrophysical Journal Letters. Bron: NASA.

Share

Speak Your Mind

*