Op hun lange reis om planeten te vormen, stofkorrels kunnen veel eerder met elkaar samensmelten dan eerder werd gedacht, simulaties door RIKEN-astrofysici suggereren1. Dit kan betekenen dat we conventionele theorieën over planeetvorming opnieuw moeten bekijken.

Massieve planeten beginnen het leven als stofdeeltjes die te minuscuul zijn om door het menselijk oog te worden waargenomen. "Planeten zoals de aarde met een diameter van duizenden kilometers zijn geëvolueerd uit submicrondeeltjes van interstellair stof - dat is een behoorlijke schaalsprong, " merkt Satoshi Ohashi van het RIKEN Star and Planet Formation Laboratory op. "We zijn geïnteresseerd in het ontdekken hoe stofkorrels samenkomen om objecten te vormen die duizenden kilometers groot zijn."

Planeten worden geboren uit protoplanetaire schijven - wervelende schijven van gas en stof rond nieuwe sterren. In deze schijven zijn ringachtige structuren waargenomen, en men denkt dat de ringen in de loop van de tijd samensmelten tot grotere en grotere structuren, uiteindelijk leidend tot de vorming van planeten. Maar er is nog veel onbekend over het proces.

Nutsvoorzieningen, Ohashi en zijn medewerkers hebben een mogelijk scenario voor de vorming van deze ringen bestudeerd door computersimulaties uit te voeren. De resultaten die ze hebben verkregen, geven aan dat stof kan aggregeren tot grotere deeltjes tijdens het protostellaire stadium, terwijl de ster zelf zich nog steeds vormt en veel eerder dan voorspeld door de huidige theorieën over planeetvorming. "We ontdekten dat ringstructuren zelfs in de vroege stadia van schijfvorming ontstonden, ", zegt Ohashi. "Dit suggereert dat de stofkorrels eerder groter kunnen worden dan we eerder hadden gedacht."

Dit is een onverwachte bevinding omdat de stofschijf tijdens het protostellaire stadium nog steeds in een staat van aanzienlijke flux is - nauwelijks een veelbelovende plek voor stof om te agglomereren. "Het is echt verrassend omdat tijdens planeetvorming de stofkorrels in de schijf moeten blijven, maar er valt nog steeds materiaal in de centrale ster tijdens het protostellaire stadium, "zegt Ohashi. "Dus we denken dat planeetvorming een zeer dynamisch proces kan zijn."

Het team vond een goede overeenkomst tussen hun simulatieresultaten en waarnemingen van 23 ringstructuren in schijven door de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Chili en andere telescopen. Hun resultaten zouden ook de recente waarneming van ringen in protostellaire schijven kunnen verklaren. "Recente ALMA-waarnemingen hebben ten minste vier ringstructuren gevonden in protostellaire schijven, die consistent zijn met onze simulaties, " merkt Ohashi op.

In de toekomst, het team hoopt beelden te verkrijgen van ringstructuren rond protoplanetaire schijven in meerdere golflengten, omdat ze dan hun simulatie beter kunnen vergelijken met waarnemingen.