Elk jaar, ongeveer twee aardmassa's van materiaal stromen naar de schijf van de jonge ster V346, noch vanuit zijn omgeving, om op de ster te eindigen en opheldering te veroorzaken. Het moeilijk te zien fenomeen werd vastgelegd door een door Hongarije geleide onderzoeksgroep die ALMA gebruikte, de grootste astronomische telescoop op aarde. De waarneming helpt bij het begrijpen van een belangrijk fenomeen:hoe circumstellaire schijven evolueren en uiteindelijk planeten vormen.

Elke seconde worden er nieuwe planeten in het universum geboren. De meest interessante zijn die vergelijkbaar met de aarde, vooral als ze de mogelijkheid hebben om het leven te herbergen.

Tot een paar decennia geleden, alleen schattingen en modelvoorspellingen waren beschikbaar om te schetsen waar en hoe bewoonbare planeten of onbewoonbare planeten worden geboren.

Vandaag de dag, dankzij de grootste telescopen, de situatie is anders:astronomen kunnen een glimp opvangen van de details van de ster- en planeetvorming en leren meer over de omstandigheden van hun geboorte.

Op dit gebied zijn belangrijke vorderingen gemaakt door een team dat wordt gecoördineerd door Hongaarse onderzoekers. Het nieuwste nummer van de Astrofysisch tijdschrift publiceerde een artikel van Ágnes Kóspál en medewerkers, waarin ze de jonge ster V346 Nor en zijn omgeving bestuderen. V346 Evenmin is een protoster van slechts een paar honderdduizend jaar oud met 0,1 zonnemassa, maar het groeit nog steeds. Het is mogelijk dat er zich momenteel planeten omheen vormen. Het is een ideaal doelwit om te analyseren welke factoren de eigenschappen van de vormende planeten en hun omgeving bepalen. Voor deze, het is belangrijk om de samenstelling te kennen, temperatuur, en korrelgrootte van de schijf waar de planeten groeien.

Het buitenste deel van het systeem bestaat uit een grote, dun omhulsel waaruit gas en stof naar het centrum stromen. Middenin, er is een afgeplatte schijf, waar de pasgeboren ster materiaal van de binnenrand van de schijf opvangt. Het buitenste deel van de schijf wordt aangevuld door de invallende envelop. De snelheid van deze laatste stroom werd voor het eerst nauwkeurig gemeten door het door Hongarije geleide team, en blijkt ongeveer een miljoenste zonnemassa (of twee aardmassa's) per jaar te zijn.

De grootste telescoop om de kleinste details vast te leggen

Het ALMA-radioantennesysteem (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array) bevindt zich in de droge Atacama-woestijn op een hoogte van 5000 meter boven zeeniveau.

Wanneer voltooid, het zal bestaan ​​uit 66 radiotelescopen met schotels van 12 en 7 meter diameter, waarvan de meeste al aanwezig en operationeel zijn.

Het instrument kan elektromagnetische straling vanuit de lucht detecteren met golflengten tussen 350 micrometer en 3 millimeter. Dit spectrale bereik maakt de studie mogelijk van de dichtste delen van stervormingsgebieden en de omgeving van jonge sterren, die niet waarneembaar zijn in optisch licht.

Experts van het onderzoekscentrum voor astronomie en aardwetenschappen van de Hongaarse Academie van Wetenschappen maakten beelden van de jonge ster V346 Nor en zijn omgeving met een ruimtelijke resolutie van één boogseconde en analyseerden de structuur en beweging van het gasvormige materiaal. Het doelwit is een jong eruptief object, een pre-hoofdreeksster die nog steeds groeit door materiaal uit zijn omgeving op te vangen. De energie-output van dergelijke objecten varieert met de tijd, afhankelijk van de feitelijke materiaalstroom van de schijf naar de ster. Door het ongelijkmatige transport van materiaal, soms gebeuren er spectaculaire uitbarstingen. Gedurende deze tijden, de schijf warmt op en het materiaal wordt getransformeerd terwijl de stofkorrels kristalliseren, zoals de Hongaarse onderzoekers een paar jaar geleden ontdekten.

Hoewel veel details in dit proces onzeker zijn, Ágnes Kóspál en haar collega's identificeerden en bestudeerden een nog minder bekend fenomeen in het systeem.

We weten dat de schijf materiaal geeft aan de protoster, maar hoe de schijf materiaal ontvangt van de omringende diffuse envelop is onbekend.

De invalsnelheid op de schijf is veel hoger dan de snelheid van de schijf op de ster, zodat de schijf het materiaal een tijdje vasthoudt. Het massatransport van schijf naar ster is meestal vrij traag, en het neemt slechts af en toe toe, wanneer het een verheldering veroorzaakt. De Hongaarse onderzoekers hebben voor het eerst kwantitatief aangetoond hoeveel materiaal uit de envelop op de schijf valt, waar het zich ophoopt en in een ongelijk tempo op de ster valt.

De onderzoekers brachten de locatie en beweging van het schijfmateriaal in kaart met behulp van metingen van de spectraallijn van het koolmonoxidemolecuul en de 1,3 millimeter emissie van het stof. Het gas en stof zijn het dichtst in het centrale gebied van 350 AU rond de centrale ster. Hier, de rotatiebeweging van het schijfmateriaal wordt bepaald door het zwaartekrachtsveld van de centrale ster. Verder weg, er is een afgeplatte, schijfachtige structuur, een zogenaamde pseudo-schijf, wiens beweging een combinatie is van invallen en rotatie, behoud van het impulsmoment van de omringende envelop.

Volgens de nieuwe ALMA-metingen de pseudo-schijf ontvangt elk jaar twee aardse massa's materiaal, die aanzienlijk groter is dan de massaverzamelingssnelheid van de centrale protoster.

De waarnemingen geven het eerste directe bewijs dat de uitbarstingen van zulke jonge stellaire objecten plaatsvinden wanneer zoveel materiaal zich ophoopt in de binnenste schijf dat deze onstabiel wordt en de massastroom naar de ster een tijdje veel sneller gaat.

Internationaal team onder Hongaarse leiding

"Dit is de eerste directe meting van een mismatch tussen de envelop-naar-schijf en de schijf-naar-ster massastroom in een jonge uitbarstende ster, ", zegt Ágnes Kóspál. De door Hongarije geleide internationale groep profiteerde bij hun ontdekking van de ongekende ruimtelijke resolutie en gevoeligheid van ALMA. De achtergrondkennis voor het onderzoek werd grotendeels geleverd door de MTA CSFK Disk Research Group, een team dat in 2014 bij het Konkoly-observatorium werd gevormd om de dynamiek van circumstellaire schijven en ster- en planeetvorming in het ALMA-tijdperk te bestuderen. Dit project gaf het kader waarbinnen de analysemethoden voor dit onderzoek zijn ontwikkeld.

Dit onderwerp is veelbelovend, omdat de uitbarstingen van jonge sterren een direct effect zouden hebben op het schijfmateriaal. In het V346 Nor-systeem, er kunnen al planetesimalen zijn die uiteindelijk exoplaneten zullen vormen, hoewel de meeste van hen in de ster zullen vallen of zullen worden vernietigd door de uitbarstingen. In de komende decennia zal Ágnes Kóspál en haar medewerkers zijn van plan deze dynamische schijven te begrijpen en licht te werpen op de stappen die leiden tot planeetvorming en de factoren die daarop van invloed zijn.