Met een instrument van de Very Large Telescope in Chili observeerden wetenschappers van ETH Zürich planeetvormende schijven rond jonge sterren vergelijkbaar met de zon 4, 5 miljard jaar geleden. Verrassend genoeg, de schijven zijn heel verschillend. De gegevens zullen helpen om meer licht te werpen op de vormingsprocessen van planeten.

Een instrument, die gedeeltelijk werd ontwikkeld en gebouwd aan de ETH Zürich, is nu bijzonder succesvol in het bestuderen van pasgeboren sterren die nog steeds omgeven zijn door gas en stof. Met SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) bij de European Southern Observatory (ESO), astronomen van de ETH Zürich en het Max Planck Instituut voor Astronomie in Heidelberg konden opnamen maken van planeetvormende schijven rond de jonge sterren:deze schijven, protoplanetaire schijven genoemd, bestaan ​​rond zogenaamde TTauri-sterren - de voorouders van onze zon - evenals rond de meer massieve broers en zussen die Herbig Ae/Be-sterren worden genoemd. Tot dusver hebben astronomen zich in hun studies vooral gericht op Herbig Ae/Be-sterren, maar met een nieuwe ambitieus programma genaamd DARTTS-S (Disks Around TTauri Stars with SPHERE), Henning Avenhaus en Sascha Quanz, voormalige en huidige leden van de NCCR PlanetS aan de ETH Zürich, hebben nu de mogelijkheden van SPHERE kunnen gebruiken om een ​​onderzoek uit te voeren naar TTauri-schijven.

De resultaten voor de eerste acht sterren zijn gepubliceerd in een paper gepubliceerd door de Astronomisch tijdschrift . "We waren niet alleen in staat om alle acht schijven duidelijk te detecteren, " vat Henning Avenhaus samen, "maar, verrassend genoeg, ze zagen er allemaal heel anders uit, vooral wat betreft hun grootte." Terwijl sommige van hen alleen konden worden gedetecteerd met een straal van 80 au (80 keer de afstand zon-aarde en ongeveer twee keer de gemiddelde afstand zon-pluto), anderen kunnen worden herleid tot een verbazingwekkende 700 au. "De meeste schijven bleken ringen te vertonen, een fenomeen dat bekend is van eerdere waarnemingen van zwaardere sterren, " legt Sascha Quanz uit:"Echter, geen van hen vertoonde spiraalvormige structuren, wat een fenomeen is dat we regelmatig zien in Herbig-schijven." Een belangrijke vraag is nu om te begrijpen waar dit verschil vandaan komt en wat het betekent voor planeetvorming rond verschillende soorten sterren.

Begin op een slechte basis

Hoe succesvol het project ook was, het begon op een slechte basis, zoals Henning Avenhaus zich herinnert:"Terwijl het eerste voorstel om dergelijke waarnemingen te doen al in maart 2013 was geschreven en hoog werd gewaardeerd (toen met het oudere NACO-instrument), onverwachte werken die aan het instrument moesten worden uitgevoerd, maakten het onmogelijk om gegevens op te nemen." In september 2013 gebeurde hetzelfde opnieuw. het instrument was niet beschikbaar. Een derde poging in maart 2014 leverde wel de gevraagde planning op - in maart 2015 toen Henning Avenhaus naar de telescoop vloog om erachter te komen dat het instrument (nog steeds NACO) een storing had op de avond voordat de waarnemingen zouden beginnen. Niet dat het ertoe deed:wind en wolken maakten het toch onmogelijk om te observeren.

Op dit punt, het team besloot over te stappen op het nieuwe instrument SPHERE en kreeg hun eerste waarnemingen gepland in maart 2016. Deze keer, het werkte:zowel het instrument als het weer waren braaf, zoals Henning Avenhaus zich herinnert:"Ik was aanwezig op Cerro Paranal, de locatie van de Very Large Telescope, 's Nachts werken om de waarnemingen uit te voeren en af ​​en toe uit de controlekamer gluren om naar het telescoopplatform te gaan en de indrukwekkende weergave van sterren te bewonderen."

De gegevens die gedurende meerdere nachten in maart 2016 en in het daaropvolgende jaar werden verzameld, waren van zeer hoge kwaliteit. Ruim vijf jaar na het idee voor het programma, de onderzoekers worden nu beloond met resultaten die helpen om meer licht te werpen op de vormingsprocessen van planeten. "Deze hoogwaardige dataset toont op indrukwekkende wijze de kracht van SPHERE voor deze waarnemingen en verhoogt aanzienlijk het aantal planetaire kraamkamers dat met hoge resolutie wordt bestudeerd, waardoor we uiteindelijk een statistisch inzicht krijgen in de vorming van planeten, " vat Sascha Quanz samen. Verdere resultaten van het DARTTS-S-programma en soortgelijke waarnemingen met de ALMA-radiotelescoop in Chili moeten hieraan bijdragen.