Jonge planeetschijven houden hun stof nog lang in de lucht
Ergens om een piepjonge ster heen draait een platte schijf van gas en stof. Uit dat stof ontstaan ooit planeten. Maar voordat dat kan gebeuren, moet het stof eerst een lange val maken: van verspreid door de hele schijf naar een dunne, dichte laag in het midden. Nieuw onderzoek laat zien dat die val bij de allerjongste schijven nog nauwelijks is begonnen.
Sterren worden geboren in een wolk van gas en stof. In de eerste honderdduizenden jaren van hun bestaan zitten ze nog diep verstopt in die wolk: astronomen noemen dit de Class 0 en Class I fase. Pas later, als de ster meer ontbloot raakt, spreken we van een Class II schijf. Juist in die oudere, "volwassen" schijven zien we vaak al duidelijke ringen en gaten: tekenen dat het stof zich concentreert, een eerste stap richting planeten.
De grote vraag was: gebeurt die concentratie van stof ook al in de allerjongste, nog verstopte schijven? Dat is lastig te meten, omdat je in die vroege fase niet zomaar dwars door de schijf heen kunt kijken.
Een handige truc met scheve schijven
Een onderzoeksteam vond een slimme omweg. Als je een schijf niet recht van boven, maar schuin bekijkt, ontstaat er een helderheidsverschil tussen de twee kanten van de korte as van de schijf. Hoe sterk dat verschil is, hangt onder meer af van hoe plat het stof al in het midden ligt. Met computermodellen (het programma RADMC-3D) berekenden de onderzoekers hoe dit verschil eruitziet bij verschillende hoeveelheden "inzakking" van het stof.
Die methode pasten ze toe op negen jonge schijven, waargenomen met de ALMA-telescoop in Chili binnen het grote eDisk-project. Met statistische modellering (MCMC, een techniek die de best passende waarden zoekt) bepaalden ze hoe dik de stoflaag in elke schijf nog is. Ze controleerden hun uitkomsten bovendien met gegevens over uitstromende gasstromen van de jonge sterren: bij alle acht schijven waarvoor dat kon, kwam de voorspelde oriëntatie overeen met wat de uitstroom liet zien. Dat geeft vertrouwen in de methode.
Het stof blijft nog hoog zweven
De uitkomst: in de meeste van deze negen jonge schijven is er geen sterk bewijs dat het stof al flink is ingezakt. De dikte van de stoflaag lijkt ongeveer gelijk aan die van het gas eromheen, terwijl bij oudere Class II schijven het stof juist veel platter ligt dan het gas.
Dat wijst erop dat de echte inzakking van stof vooral gebeurt tijdens de Class I fase, de overgangsperiode tussen de diep verstopte Class 0 schijven en de meer zichtbare Class II schijven. Interessant is dat deze timing ongeveer samenvalt met het moment waarop de ringen en gaten in schijven beginnen te verschijnen. Mogelijk triggert het inzakken van stof onder invloed van zwaartekracht juist het ontstaan van die structuren.
Wat betekent dit (nog) niet: Dit onderzoek keek naar negen schijven, een beperkte steekproef. Het laat zien dat deze schijven weinig stofinzakking vertonen, maar bewijst niet exact wanneer en hoe snel dat proces bij elke ster verloopt. Ook het verband tussen inzakking en het ontstaan van ringstructuren is nog een suggestie, geen bewezen oorzaak-gevolgrelatie.