Vierentwintig jaar geleden, De Zwitserse astronomen Michel Mayor en Didier Queloz ontdekten de eerste planeet die rond een zonachtige ster buiten ons zonnestelsel draait - een mijlpaal die dit jaar wordt erkend door de Nobelprijs voor natuurkunde. Tegenwoordig kennen we nog duizenden 'exoplaneten', " en onderzoekers proberen nu te begrijpen wanneer en hoe ze zich vormen.

De bekende exoplaneten zijn zeker een eclectische groep. Ze variëren in grootte van kleine rotsplaneten, zoals de aarde, tot gasreuzen die vele malen groter zijn dan Jupiter.

Sommige hebben kronkelende banen, terwijl anderen niet om één ster draaien, maar om twee. Sommige hebben de bescheiden massa en temperaturen die nodig worden geacht om het leven te ondersteunen, terwijl sommige helse ballen van hitte en verpletterende zwaartekracht zijn. Sommige exoplaneten lijken alleen om hun sterren te draaien, terwijl anderen samen met verschillende andere planeten in een baan om de aarde draaien, zoals de aarde in ons zonnestelsel.

De overgrote meerderheid van degenen die we tot nu toe hebben ontdekt, echter, zijn planeten ter grootte van de aarde tot Jupiter die heel dicht bij hun gastheersterren draaien - vaak dichterbij dan Mercurius om de zon draait. Astronomen proberen te begrijpen hoe deze dicht om de aarde draaiende planeten zijn ontstaan ​​door voorbeelden te bestuderen in verschillende, bij voorkeur vroege, vormingsstadia.

Maar jong, zwakke exoplaneten zijn moeilijk te onderscheiden te midden van de schittering van een zeer actieve moederster. Zoals een groep onder leiding van Dr. Jerome Bouvier van het Grenoble Institute of Planetology and Astrophysics in Frankrijk op zijn website vraagt:"Heb je ooit geprobeerd om naar Sibelius te luisteren naast een drilboor?"

Om door het lawaai te kijken, Dr. Bouvier en collega's gebruiken enkele van 's werelds krachtigste telescooparrays, zoals de Very Large Telescope Interferometer van de European Southern Observatory op de Paranal-berg in Chili. In de tussentijd, computersimulaties van hoe een jonge planeet de schijf van gas en stof rond zijn ontluikende ster verstoort, zullen hen helpen om jonge exoplaneten in de echte ruimte te spotten.

Dicht in een baan om de aarde

De onderzoekers hopen dat hun project, SPIDI, zal leiden tot de ontdekking van dicht in een baan om de aarde draaiende exoplaneten terwijl ze zich vormen, als ze ongeveer een miljoen jaar oud zijn. "Een miljoen jaar - dat komt overeen met ongeveer twee dagen op de schaal van een mensenleven, " zei dr. Bouvier.

Anderhalf jaar later, het project is nog te nieuw om enig resultaat te hebben opgeleverd. Maar door de eigenschappen te meten van dicht in een baan om de aarde draaiende exoplaneten in hun babyfase, de onderzoekers willen begrijpen hoe ze geboren worden.

Het project zal waarschijnlijk geen licht werpen op de vorming van exoplaneten met andere soorten banen, echter. En het type baan is belangrijk, omdat het de omstandigheden op het oppervlak van een exoplaneet bepaalt - en mogelijk of het bewoonbaar is.

Elk type exoplaneet en exoplaneetbaan zou afzonderlijk kunnen worden bestudeerd. Maar professor Richard Alexander van de Universiteit van Leicester in het VK is van mening dat door het bestuderen van verschillende soorten exoplaneten die om verschillende sterren draaien, er minder kans is om belangrijke processen te missen die het grote geheel van planetaire vorming helpen vormen.

"Om een ​​zeer slechte analogie te gebruiken:als je maar één deel van een olifant zou kunnen zien - zijn slurf, laten we zeggen - je zou een heel ander begrip van olifanten krijgen dan iemand die alleen zijn tenen kon zien, " zei hij. "Door naar verschillende soorten (exoplaneet)systemen te kijken, we doen ons best om een ​​stap terug te doen en te kijken naar de hele "planeetvormingsolifant, "in plaats van slechts een deel ervan."

Star's schijf

op de een of andere manier, de manier waarop een jonge exoplaneet interageert met de schijf van stof en gas van zijn ster, bepaalt het type exoplaneet dat zich uiteindelijk zal vormen. Het project van prof. Alexander, Bouwplannen, omvat het ontwikkelen van computersimulaties die het effect van verschillende vormingsprocessen voorspellen.

Deze simulaties kunnen worden getoetst aan waarnemingen om te zien of de beschreven processen kloppen.

De aanpak werpt zijn vruchten af. In een recente studie, onder leiding van Prof. Alexander's collega Dr. Dipierro aan de Universiteit van Leicester, VK, de computersimulaties suggereerden dat een ring waargenomen in de schijf van een ster genaamd Elias 24 het pad is dat wordt vrijgemaakt door een baan, nog niet geïdentificeerd, gasreuzenplaneet.

Om echt iets nieuws te leren over planetaire vorming, echter, de onderzoekers willen iets voorspellen dat nog niet is waargenomen. "Dan kunnen we nieuwe waarnemingen gebruiken om de fysica direct te testen, en maximaliseren van het begrip dat we krijgen van al deze nieuwe kennis, " zei prof. Alexander.

Astrofysici weten dat, in het allereerste begin, planeten ontstaan ​​als stof en gas zich ophopen onder zwaartekracht. Maar deze vroegste fase van planeetvorming is bijzonder moeilijk te bestuderen.

Het probleem is dat het stof en het gas rond jonge sterren elk op zeer complexe manieren evolueren, en bestuderen hoe ze samen planeten vormen, vereist veel expertise en rekenkracht. traditioneel, daarom, stof en gas zijn als afzonderlijke processen gesimuleerd.

geknoopt

Maar zoals Dr. Mario Flock van het Max Planck Instituut voor Astronomie in Heidelberg, Duitsland, wijst erop, de twee processen kunnen niet echt worden gescheiden. Bijvoorbeeld, de aanwezigheid van stof kan turbulentie in het gas verminderen, terwijl de turbulentie van het gas de grootte en fragmentatie van de stofkorrels beïnvloedt.

In een project genaamd UFOS, Dr. Flock en collega's beginnen voor het eerst gas- en stofsimulaties te verenigen, om nauwkeurig enkele van de vroegste stadia van planetaire vorming te beschrijven. Hun hoop is een verklaring te geven voor enkele van de kenmerken die te zien zijn in zeer jonge stellaire schijven - spiralen en ringen - als de voetafdrukken van embryonale stofkorrels die samenklonteren.

De grootste uitdaging hier zegt dr. Flock, is het vinden van de juiste schalen van tijd en ruimte waarop gas en stof de meeste invloed hebben. "Dat vereist enorme expertise in magneto-hydrodynamica, stof coagulatie, numerieke tools en high-performance computing.

"Als we erin slagen om de plaatsen van graangroei en planeetvorming te koppelen aan de huidige waarnemingen, zou dat het hoogste doel zijn, " vervolgde hij. "Het zou ons helpen te begrijpen wat er momenteel gebeurt in systemen die we nu waarnemen."