Door de atomaire koolstoflijn van twee jonge sterrenstelsels - 49 Ceti en Beta Pictoris - te onderzoeken, hadden onderzoekers atomaire koolstof in de schijf gevonden, de eerste keer dat deze waarneming is gedaan bij een golflengte van minder dan een millimeter, erop wijzend dat het gas in puinschijven niet primordiaal is, maar wordt eerder gegenereerd door een proces van botsingen die plaatsvinden in de puinschijf.

Veel jonge sterren, evenals meer sterren van middelbare leeftijd zoals onze zon, hebben "puinschijven" - zoals de Oortwolk in ons eigen zonnestelsel - waarvan wordt aangenomen dat ze overblijfselen zijn van de formatie van het systeem. Onlangs, radioobservaties hebben gas gedetecteerd in een aantal van dergelijke schijven, maar het was niet duidelijk waarom het gas daar was. Er zijn twee belangrijke hypothesen:ofwel is het gas oergas van de oorspronkelijke gaswolk die de ster vormde, of het komt voort uit botsingen tussen objecten op de schijf.

Op zoek naar een oplossing voor dit probleem, een team van het RIKEN Star and Planet Formation Laboratory besloot te kijken naar de uitstoot van koolstof, die belangrijk zijn omdat ze aanwijzingen kunnen geven over de oorsprong van het gas. Normaal gesproken, koolstof zal meestal in moleculaire vorm bestaan, als koolmonoxide. Ultraviolet licht van de centrale ster zal de atomen "dissociëren", het creëren van vrije atomaire koolstof, maar normaal gesproken recombineert een chemische reactie - gemedieerd door waterstof - de koolstof tot CO. als er geen waterstof is, dan vindt de reactie niet plaats en blijft de koolstof in zijn atomaire toestand.

Aya Higuchi, de eerste auteur van het artikel, gepubliceerd in Astrofysische journaalbrieven , was in staat om het tien meter lange Atacama Submillimeter Telescope Experiment (ASTE) in Chili te gebruiken om de atomaire koolstoflijn te onderzoeken van twee jonge sterrenstelsels - 49 Ceti en Beta Pictoris - waarvan bekend is dat ze puinschijven hebben. Vervolgens vergeleken ze dit met gegevens over CO die zijn genomen door de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), een reeks telescopen in dezelfde faciliteit. "We waren verrast, " ze zegt, "om atomaire koolstof in de schijf te vinden, de eerste keer dat deze waarneming is gedaan bij een golflengte van minder dan een millimeter. Maar meer nog, we waren verbaasd over hoeveel er was. Het was ongeveer net zo gewoon als de koolmonoxide."

De implicatie, tenminste voor deze twee sterrenstelsels, is dat er heel weinig waterstof is om de koolstof terug in CO te drijven. Omdat waterstof het grootste deel van het gas in protoplanetaire wolken vormt, dit geeft aan dat het gas niet oer is, maar wordt eerder gegenereerd door een proces dat plaatsvindt in de puinschijf. Er is gas gevonden in andere puinschijven, maar wordt niet in alle gevonden. Higuchi zegt, "Als we soortgelijke metingen kunnen doen aan andere jonge sterren, het zal helpen om de oorsprong van het gas in de puinschijf te verduidelijken. Onze gegevens hier suggereren dat het gas secundair is."

Kijkend naar de toekomst, ze vervolgt, "Dit werk zal ook helpen te begrijpen hoe een protoplanetaire schijf evolueert naar een puinschijf door de oorsprong van het gas in de schijven te onderscheiden."