Astronomen die de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) gebruikten, vonden een jonge ster omringd door een verbazingwekkende gasmassa. De ster, genaamd 49 Ceti, is 40 miljoen jaar oud en conventionele theorieën over planeetvorming voorspellen dat het gas op die leeftijd verdwenen zou moeten zijn. De raadselachtig grote hoeveelheid gas vraagt ​​om een ​​heroverweging van ons huidige begrip van planeetvorming.

Planeten worden gevormd in gasvormige stofschijven die protoplanetaire schijven worden genoemd rond jonge sterren. Stofdeeltjes aggregeren samen om aardachtige planeten te vormen of om de kernen te worden van massievere planeten door grote hoeveelheden gas van de schijf te verzamelen om Jupiter-achtige gasvormige reuzenplaneten te vormen. Volgens de huidige theorieën, na verloop van tijd wordt het gas in de schijf ofwel opgenomen in planeten of weggeblazen door stralingsdruk van de centrale ster. Uiteindelijk, de ster is omgeven door planeten en een schijf van stoffig puin. Deze stoffige schijf, een puinschijf genoemd, houdt in dat het proces van planeetvorming bijna voltooid is.

Recente ontwikkelingen in radiotelescopen hebben een verrassing op dit gebied opgeleverd. Astronomen hebben ontdekt dat verschillende puinschijven nog steeds een bepaalde hoeveelheid gas bevatten. Als het gas lang in de puinschijven blijft, planetaire zaden hebben misschien genoeg tijd en materiaal om te evolueren naar gigantische planeten zoals Jupiter. Daarom, het gas in een puinschijf beïnvloedt de samenstelling van het resulterende planetenstelsel.

"We hebben atomair koolstofgas gevonden in de puinschijf rond 49 Ceti door meer dan 100 uur aan observaties op de ASTE-telescoop te gebruiken, " zegt Aya Higuchi, een astronoom bij de National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ). ASTE is een radiotelescoop met een diameter van 10 m in Chili, beheerd door NAOJ. "Als natuurlijk verlengstuk, we hebben ALMA gebruikt om een ​​meer gedetailleerd beeld te krijgen, en dat gaf ons de tweede verrassing. Het koolstofgas rond 49 Ceti bleek 10 keer overvloediger te zijn dan onze eerdere schatting."

Dankzij de hoge resolutie van ALMA, het team onthulde voor het eerst de ruimtelijke verdeling van koolstofatomen in een puinschijf. Koolstofatomen zijn wijder verspreid dan koolmonoxide, de op één na meest voorkomende moleculen rond jonge sterren, waterstofmoleculen zijn de meest voorkomende. De hoeveelheid koolstofatomen is zo groot dat het team zelfs zwakke radiogolven van een zeldzamere vorm van koolstof heeft gedetecteerd. 13C. Dit is de eerste detectie van de 13C-emissie op 492 GHz in een astronomisch object, die meestal verborgen is achter de emissie van normale 12C.

"De hoeveelheid 13C is slechts 1% van 12C, daarom was de detectie van 13C in de puinschijf totaal onverwacht, ", zegt Higuchi. "Het is duidelijk bewijs dat 49 Ceti een verrassend grote hoeveelheid gas heeft."

Wat is de oorsprong van het gas? Onderzoekers hebben twee mogelijkheden gesuggereerd. Een daarvan is dat het restgas is dat het dissipatieproces in de laatste fase van de planeetvorming heeft overleefd. De hoeveelheid gas rond 49 Ceti is, echter, vergelijkbaar met die rond veel jongere sterren in de actieve planeetvormingsfase. Er zijn geen theoretische modellen om te verklaren hoe zoveel gas zo lang heeft kunnen bestaan. De andere mogelijkheid is dat het gas is vrijgekomen door de botsingen van kleine lichamen zoals kometen. Maar het aantal botsingen dat nodig is om de grote hoeveelheid gas rond 49 Ceti te verklaren, is te groot om in de huidige theorieën te passen. De huidige ALMA-resultaten nopen tot een heroverweging van de planeetvormingsmodellen.