Astronomen van de afdeling Natuurkunde van de Universiteit van Tokyo ontdekten een dichte schijf van materiaal rond een jonge ster, die een voorloper kan zijn van een planetair systeem. Hun onderzoek zou de modellen van de vorming van zonnestelsels enorm kunnen verbeteren, die ons meer zou vertellen over onze eigen plek in de kosmos.

Begin 2017, Universitair docent Yoko Oya gaf afgestudeerde student Yuki Okoda enkele recente complexe gegevens over een nabije ster waarmee ze haar Ph.D. Ze realiseerde zich niet dat wat ze zou vinden niet alleen de geheimen van de vorming van planeten zou kunnen onthullen, maar mogelijk ook haar carrière als professionele astronoom.

De ster in kwestie (alleen bekend onder het catalogusnummer IRAS 15398-3359) is klein, jong en relatief cool voor een ster. Zijn kleine gestalte betekent dat het zwakke licht dat het schijnt ons niet eens kan bereiken door een wolk van gas en stof die het omringt. Maar dit weerhoudt nieuwsgierige geesten er niet van om het onbekende te verkennen.

In 2013, Oya en haar medewerkers gebruikten de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Chili om de ster in submillimetergolflengten te observeren, aangezien dat soort licht door de stofwolk kan dringen - ter referentie, rood licht is ongeveer 700 nanometer. Een nauwgezette analyse bracht enkele interessante vage structuren aan het licht, ondanks dat de beelden die ze werkten moeilijk te begrijpen waren.

"De grootste academische uitdaging waarmee ik werd geconfronteerd, was proberen korrelige beelden te begrijpen. Het is buitengewoon moeilijk om precies te weten waar je echt naar kijkt." zegt Okoda. "Maar ik voelde me gedwongen om de aard van de structuren te onderzoeken die Dr. Oya met ALMA had gezien, dus bedacht ik een model om ze uit te leggen." Het model dat ze maakte kwam als een verrassing voor Okoda en haar collega's, maar het paste perfect bij de gegevens. Het beschrijft een dichte schijf van materiaal die bestaat uit gas en stof van de wolk die de ster omringt. Dit is nog nooit eerder gezien rond zo'n jonge ster.

De schijf is een voorloper van een protoplanetaire schijf, dat nog veel dichter is en uiteindelijk een planetair systeem wordt in een baan rond een ster.

"We kunnen niet met zekerheid zeggen dat deze specifieke schijf zal samensmelten tot een nieuw planetair systeem, " legt Oya uit. "De stofwolk kan worden weggeduwd door stellaire winden of hij kan allemaal in de ster zelf vallen, voeden het in het proces. Wat spannend is, is hoe snel dit kan gebeuren."

De ster is klein met ongeveer 0,7 procent van de massa van onze zon, gebaseerd op waarnemingen van de massa van de omringende wolk. Het kan in slechts enkele tienduizenden jaren tot 20 procent groeien, een oogwenk op de kosmische schaal.

"Ik hoop dat onze waarnemingen en modellen de kennis zullen vergroten over hoe zonnestelsels ontstaan, " zegt Okoda. "Mijn onderzoeksinteresses betreffen jonge protostellaire objecten, en de implicatie dat protoplanetaire schijven eerder dan verwacht zouden kunnen worden gevormd, windt me echt op."

Okoda begon dit project anderhalf jaar geleden om haar vaardigheden als astronoom aan te scherpen. maar spiegelend de jonge ster die ze observeerde, de praktijk evolueerde snel en werd een volledig onderzoeksproject, die haar hopelijk een Ph.D. van de Universiteit van Tokio.

De waarnemingen en het resulterende model waren alleen mogelijk dankzij vorderingen in de radioastronomie met observatoria zoals ALMA. Het team had het geluk dat het vlak van de schijf gelijk staat met ons eigen zonnestelsel, omdat dit betekent dat het sterlicht dat ALMA door genoeg gas en stof ziet gaan om belangrijke kenmerken ervan te onthullen.

"We hadden ook het geluk dat we met ALMA tijd kregen om onze waarnemingen uit te voeren. Slechts ongeveer 20 procent van de aanvragen gaat daadwerkelijk door, " legt Oya uit. "Met zeer gespecialiseerde astronomische instrumenten, er is veel concurrentie om tijd. Ik hoop dat ons succes een nieuwe generatie astronomen in Japan zal inspireren om naar de sterren te reiken.