Griezelige mysteries in het universum kunnen worden verraden door eenvoudige schaduwen. Het wonder van een zonsverduistering wordt veroorzaakt door de schaduw van de maan, en meer dan 1, 000 planeten rond andere sterren zijn gecatalogiseerd door de schaduw die ze werpen wanneer ze voor hun moederster passeren. Astronomen waren verrast toen ze een enorme schaduw zagen vegen over een schijf van stof en gas die een nabijgelegen, jonge ster. Ze hebben een vogelvlucht van de schijf, omdat hij met zijn gezicht naar de aarde is gekanteld, en de schaduw strijkt over de schijf zoals de wijzers rond een klok bewegen. Maar, in tegenstelling tot de wijzers van een klok, de schaduw doet er 16 jaar over om één omwenteling te maken.

Hubble heeft 18 jaar aan observaties van de ster, genaamd TW Hydrae. Daarom, astronomen zouden een time-lapse-film kunnen maken van de rotatie van de schaduw. Het uitleggen is een ander verhaal. Astronomen denken dat een onzichtbare planeet in de schijf zwaar werk doet door door de zwaartekracht aan materiaal in de buurt van de ster te trekken en het binnenste deel van de schijf te vervormen. de verwrongen, verkeerd uitgelijnde binnenschijf werpt zijn schaduw over het oppervlak van de buitenschijf. TW Hydrae bevindt zich op 192 lichtjaar afstand en is ongeveer 8 miljoen jaar oud.

Zoeken naar planeten rond andere sterren is een lastige zaak. Ze zijn zo klein en zwak dat het moeilijk is om ze te herkennen. Maar een mogelijke planeet in een nabijgelegen stellair systeem zou zijn aanwezigheid op een unieke manier kunnen verraden:door een schaduw die over het oppervlak van een enorme pannenkoekvormige gas-en-stofschijf rond een jonge ster strijkt.

De planeet zelf werpt niet de schaduw. Maar het doet wat zwaar werk door door zwaartekracht aan materiaal in de buurt van de ster te trekken en het binnenste deel van de schijf te vervormen. de verwrongen, verkeerd uitgelijnde binnenschijf werpt zijn schaduw over het oppervlak van de buitenschijf.

Een team van astronomen onder leiding van John Debes van het Space Telescope Science Institute in Baltimore, Maryland, zeggen dat dit scenario de meest plausibele verklaring is voor de schaduw die ze zagen in het stellaire systeem TW Hydrae, op 192 lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Hydra, ook bekend als de vrouwelijke waterslang. De ster is ongeveer 8 miljoen jaar oud en iets minder zwaar dan onze zon. De onderzoekers ontdekten het fenomeen tijdens het analyseren van 18 jaar aan archiefwaarnemingen van NASA's Hubble Space Telescope.

"Dit is de allereerste schijf waarop we zoveel beelden hebben over zo'n lange periode, waardoor we dit interessante effect kunnen zien, "Zei Debes. "Dat geeft ons hoop dat dit schaduwfenomeen redelijk vaak voorkomt in jonge sterrenstelsels."

Debes zal de resultaten van zijn team op 7 januari presenteren tijdens de winterbijeenkomst van de American Astronomical Society in Grapevine, Texas.

Debes' eerste aanwijzing voor het fenomeen was een helderheid in de schijf die veranderde met de positie. Astronomen die Hubble's Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) gebruikten, merkten deze helderheidsasymmetrie voor het eerst op in 2005. Maar ze hadden slechts één reeks waarnemingen, en kon geen definitieve beslissing nemen over de aard van het mysterieuze kenmerk.

Zoeken in het archief, Het team van Debes stelde zes afbeeldingen samen uit verschillende tijdperken. De waarnemingen zijn gedaan door STIS en door Hubble's Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer (NICMOS).

STIS is uitgerust met een coronagraaf die sterrenlicht blokkeert tot op ongeveer 1 miljard mijl van de ster, waardoor Hubble zo dicht bij de ster kan kijken als Saturnus bij onze zon. Overuren, de structuur leek tegen de klok in rond de schijf te bewegen, tot, in 2016, het bevond zich in dezelfde positie als op foto's die in 2000 werden gemaakt.

Deze periode van 16 jaar verbaasde de onderzoekers. Ze dachten oorspronkelijk dat de functie deel uitmaakte van de schijf, maar de korte periode betekende dat de functie veel te snel bewoog om fysiek op de schijf te zijn. Onder de wetten van de zwaartekracht, schijven roteren met glaciale snelheden. De buitenste delen van de TW Hydrae-schijf zouden er eeuwen over doen om één omwenteling te voltooien.

"Het feit dat ik dezelfde beweging op meer dan 10 miljard mijl van de ster zag, was behoorlijk significant, en vertelde me dat ik iets zag dat op de buitenste schijf was gedrukt in plaats van iets dat direct in de schijf zelf gebeurde, "Zei Debes. "De beste verklaring is dat het kenmerk een schaduw is die over het oppervlak van de schijf beweegt."

Het onderzoeksteam concludeerde dat wat de schaduw maakte, diep in de 41 miljard mijl brede schijf moest zitten. zo dicht bij de ster dat het niet kan worden afgebeeld door Hubble of een andere hedendaagse telescoop. De meest waarschijnlijke manier om een ​​schaduw te creëren is om een ​​binnenste schijf te hebben die gekanteld is ten opzichte van de buitenste schijf. In feite, submillimeterwaarnemingen van TW Hydrae door de Atacama Large Millimeter Array (ALMA) in Chili suggereerden een mogelijke kromtrekking in de binnenschijf.

Maar wat zorgt ervoor dat schijven kromtrekken? "Het meest plausibele scenario is de zwaartekracht van een onzichtbare planeet, die materiaal uit het vlak van de schijf trekt en de binnenste schijf draait, Debes legde uit. "De niet goed uitgelijnde schijf bevindt zich in de baan van de planeet."

Gezien de relatief korte periode van 16 jaar van de klokachtige bewegende schaduw, de planeet wordt geschat op ongeveer 100 miljoen mijl van de ster - ongeveer net zo dichtbij als de aarde van de zon is. De planeet zou ongeveer zo groot zijn als Jupiter om voldoende zwaartekracht te hebben om het materiaal uit het vlak van de hoofdschijf omhoog te trekken. De zwaartekracht van de planeet zorgt ervoor dat de schijf wiebelt, of preces, rond de ster, waardoor de schaduw zijn 16-jarige rotatieperiode krijgt.

Recente waarnemingen van TW Hydrae door ALMA in Chili bevestigen de aanwezigheid van een planeet. ALMA onthulde een gat in de schijf op ongeveer 9 miljoen mijl van TW Hydrae. Een kloof is aanzienlijk, omdat het de handtekening zou kunnen zijn van een onzichtbare planeet die een pad in de schijf opruimt.

Deze nieuwe Hubble-studie biedt een unieke manier om te zoeken naar planeten die zich in het binnenste deel van de schijf verbergen en om te onderzoeken wat er heel dicht bij de ster gebeurt, die niet bereikbaar is in directe beeldvorming door huidige telescopen. "Wat verrassend is, is dat we iets kunnen leren over een onzichtbaar deel van de schijf door het buitenste gebied van de schijf te bestuderen en door de beweging te meten, plaats, en gedrag van een schaduw, "Zei Debes. "Deze studie laat ons zien dat zelfs deze grote schijven, waarvan de binnengebieden niet waarneembaar zijn, zijn nog steeds dynamisch, of veranderen op detecteerbare manieren die we ons niet hadden voorgesteld."