Planeet in wording betrapt bij schoonvegen van stofschijf rond moederster

Nog nooit eerder is een planeet-in-wording zo overtuigend in beeld gebracht. Dankzij de polarisatie van infraroodlicht van de stofschijf rond ster PDS 70.

Infraroodfoto van de (afgedekte) jonge ster PDS 70, het gas en stof eromheen én de planeet-in-wording PDS 70b - de lichtvlek rechts ondernaast de (afgedekte) ster. De planeet is bezig om het centrale deel van de schijf van gas en stof rond zijn moederster schoon te vegen. Foto ESO/A. Müller et al.

Met behulp van een speciaal instrument van de Europese Very Large Telescope is het astronomen gelukt om een foto te maken van een jonge Jupiterachtige planeet buiten ons zonnestelsel. De planeet, PDS 70b, is bezig om het centrale deel van de schijf van gas en stof rond zijn moederster schoon te vegen. Het is voor het eerst dat een planeet-in-wording zo overtuigend in beeld is gebracht.

Planeet en moederster zijn ongeveer 370 lichtjaar van ons verwijderd en staan in de richting van het zuidelijke sterrenbeeld Centaurus. Ook de naar schatting 5,4 miljoen jaar oude ster, die PDS 70 wordt genoemd, is nog niet volgroeid – ter vergelijking: de zon is bijna duizend keer ouder.

Samenklontering

Al sinds 2006 was bekend dat de ster omgeven is door een schijf van ‘restmaterie’, wat een normale eigenschap is voor jonge sterren. Uit het gas en stof in zo’n schijf kunnen, door samenklontering, uiteindelijk planeten ontstaan. Toen in 2012 werd ontdekt dat het centrale deel van de schijf weinig tot geen gas en stof (meer) bevat, werd dit dan ook als een aanwijzing beschouwd dat zich daar al minstens één planeet had gevormd.

Nieuwe waarnemingen met de Very Large Telescope hebben dat nu bevestigd. Op een opname van de schijf, gemaakt met het SPHERE-instrument, is niet alleen een opvallende holte te zien, maar ook een forse planeet. Hoe ‘fors’ precies is nog onzeker, maar het lijkt erop dat PDS 70b minstens 40 procent groter is dan Jupiter, de grootste planeet van ons zonnestelsel. Ook zou hij minstens twee keer zoveel massa hebben.

Zo ver weg als Uranus

De afstand tussen PDS 70b en zijn moederster is ongeveer 3,3 miljard kilometer. Naar ons zonnestelsel vertaald zou de planeet zich daarmee even voorbij de baan van Uranus bevinden. Zijn omlooptijd bedraagt 118 jaar.

Lees ook: Materieschijf rond jonge ster HL Tauri in beeld gebracht

Daarmee is het al langer bestaande vermoeden bevestigd dat grote gasplaneten als deze op grote afstand van hun ster ontstaan. Ook is de ontdekking in overeenstemming met het recent verworven inzicht dat het planeetvormingsproces rond jonge sterren al heel vroeg op gang komt. Zo berichtte een team van astronomen onder leiding van Daniel Harsono (Sterrewacht Leiden) vorige week in Nature Astronomy over een slechts 100.000 jaar oude ster waarbij het omringende stof al begint samen te klonteren.

Hete gasplaneet

PDS 70b is overigens niet alleen in beeld gebracht, ook zijn spectrum is vastgelegd. Dat wil zeggen dat het (infrarood)licht dat hij uitzendt is ontleed in verschillende golflengten. Uit de eigenschappen van dit spectrum leiden de astronomen af dat zijn (buiten)temperatuur ongeveer 900 graden Celsius bedraagt. Dat is veel heter dan Jupiter die een effectieve temperatuur van ongeveer -150 graden Celsius heeft. Uit het spectrum is ook afgeleid dat PDS 70b een ondoorzichtige atmosfeer heeft. Dit laatste kan erop wijzen dat de planeet een dicht wolkendek heeft, maar het is ook denkbaar dat er veel stof in zijn atmosfeer zit.

De resultaten van het onderzoek van PDS 70b zijn maandag gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Astronomy & Astrophysics. Aan de twee onderzoeksverslagen (‘Discovery of a planetary-mass companion...’ en ‘Orbital and atmospheric characterization of the planet...’hebben meer dan honderd auteurs meegewerkt, onder wie acht astronomen van Nederlandse instituten.

    • Eddy Echternach