Scherpe nieuwe waarnemingen hebben opvallende kenmerken aan het licht gebracht in planeetvormende schijven rond jonge sterren. Het SPHERE-instrument, gemonteerd op ESO's Very Large Telescope, heeft het mogelijk gemaakt om de complexe dynamiek van jonge zonnestelsels te observeren. De onlangs gepubliceerde resultaten van drie teams van astronomen tonen SPHERE's indrukwekkende vermogen om de manier vast te leggen waarop planeten de schijven vormen die ze vormen - en onthullen de complexiteit van de omgeving waarin nieuwe werelden worden gevormd.

Drie teams van astronomen hebben gebruik gemaakt van SPHERE, een geavanceerd jachtinstrument op exoplaneten van de Very Large Telescope (VLT) van de ESO-sterrenwacht op Paranal, om licht te werpen op de raadselachtige evolutie van jonge planetenstelsels. De explosie van het aantal bekende exoplaneten in de afgelopen jaren heeft de studie ervan tot een van de meest dynamische velden in de moderne astronomie gemaakt.

Tegenwoordig is bekend dat planeten ontstaan ​​uit enorme schijven van gas en stof die pasgeboren sterren omringen, bekend als protoplanetaire schijven. Deze kunnen zich over duizenden miljoenen kilometers uitstrekken. Overuren, de deeltjes in deze protoplanetaire schijven botsen, combineren en uiteindelijk opbouwen tot lichamen ter grootte van een planeet. Echter, de fijnere details van de evolutie van deze planeetvormende schijven blijven mysterieus.

SPHERE is een recente toevoeging aan het instrumentarium van de VLT en met zijn combinatie van nieuwe technologieën, het biedt een krachtige methode om de fijne details van protoplanetaire schijven direct in beeld te brengen. De interactie tussen protoplanetaire schijven en groeiende planeten kan de schijven in verschillende vormen vormen:enorme ringen, spiraalarmen of holtes in de schaduw. Deze zijn van bijzonder belang omdat er nog een ondubbelzinnige link tussen deze structuren en de beeldhouwende planeten moet worden gevonden; een mysterie dat astronomen graag willen oplossen. Gelukkig, De gespecialiseerde capaciteiten van SPHERE maken het voor onderzoeksteams mogelijk om deze opvallende kenmerken van protoplanetaire schijven direct te observeren.

Bijvoorbeeld, RX J1615 is een jonge ster, die in het sterrenbeeld Scorpius ligt, 600 lichtjaar van de aarde. Een team onder leiding van de Jos de Boer, van de Leidse Sterrewacht in Nederland, vond een complex systeem van concentrische ringen rond de jonge ster, vormen een vorm die lijkt op een titanische versie van de ringen die Saturnus omringen. Zo'n ingewikkeld beeldhouwwerk van ringen in een protoplanetaire schijf is slechts een handvol keren eerder afgebeeld, en nog spannender, het hele systeem lijkt slechts 1,8 miljoen jaar oud te zijn. De schijf toont hints van gevormd worden door planeten die nog in vorming zijn.

De ouderdom van de nieuw ontdekte protoplanetaire schijf maakt de RX J1615 tot een uitstekend systeem, aangezien de meeste andere voorbeelden van protoplanetaire schijven die tot nu toe zijn ontdekt, relatief oud of geëvolueerd zijn. Het onverwachte resultaat van De Boer werd snel bevestigd door de bevindingen van een team onder leiding van Christian Ginski, ook van de Leidse Sterrewacht. Ze observeerden de jonge ster HD 97048, gelegen in het sterrenbeeld Chamaeleon, ongeveer 500 lichtjaar van de aarde. Door nauwgezette analyse, ze ontdekten dat de juveniele schijf rond deze ster ook concentrische ringen heeft gevormd. De symmetrie van deze twee systemen is een verrassend resultaat, aangezien de meeste protoplanetaire systemen een veelvoud aan asymmetrische spiraalarmen bevatten, holtes en draaikolken. Deze ontdekkingen verhogen het aantal bekende systemen met meerdere zeer symmetrische ringen aanzienlijk.

Een bijzonder spectaculair voorbeeld van de meer algemene asymmetrische schijf werd vastgelegd door een groep astronomen onder leiding van Tomas Stolker van het Anton Pannekoek Instituut voor Sterrenkunde, Nederland. Deze schijf omringt de ster HD 135344B, ongeveer 450 lichtjaar verwijderd. Hoewel deze ster in het verleden goed is bestudeerd, SPHERE stelde het team in staat om de protoplanetaire schijf van de ster in meer detail te zien dan ooit tevoren. Men denkt dat de grote centrale holte en twee prominente spiraalarmachtige structuren zijn gecreëerd door een of meerdere massieve protoplaneten, voorbestemd om Jupiter-achtige werelden te worden.

In aanvulling, vier donkere strepen, schijnbaar schaduwen geworpen door de beweging van materiaal in de schijf van HD 135344B, waren geobserveerd. Opmerkelijk, een van de strepen is merkbaar veranderd in de maanden tussen de waarnemingsperioden:een zeldzaam voorbeeld van het observeren van planetaire evolutie vindt plaats in realtime, hint naar veranderingen die optreden in de binnenste schijfgebieden die niet direct door SPHERE kunnen worden gedetecteerd. Naast het maken van prachtige beelden, deze flikkerende schaduwen bieden een unieke manier om de dynamiek van de binnenste schijfgebieden te onderzoeken.

Net als bij de concentrische ringen gevonden door de Boer en Ginski, deze waarnemingen door het team van Stolker bewijzen dat de complexe en veranderende omgeving van de schijven rond jonge sterren nog steeds in staat zijn tot verrassende nieuwe ontdekkingen. Door een indrukwekkende hoeveelheid kennis op te bouwen over deze protoplanetaire schijven, deze teams komen steeds dichter bij het begrijpen hoe planeten de schijven vormen die ze vormen - en daardoor begrijpen ze de planeetvorming zelf.