#exokometen

Maar liefst 30 exokometen ontdekt in het jonge planetaire systeem rondom Beta Pictoris

Artist’s impression van exokometen rond Bèta Pictoris. De jonge ster β Pictoris en z’n planetaire systeem eromheen zijn al vaak langsgekomen in Astroblogs, zoals hier en ook daar. We weten inmiddels dat er twee planeten romdom β Pic draaien, zoals de ster kortweg wordt genoemd, de planeten heten Beta Pictoris b en c. We weten ook al sinds 1987 (!) dat er een grote wolk van kometen rond de ster…

Maar liefst 30 exokometen ontdekt in het jonge planetaire systeem rondom Beta Pictoris

Artist’s impression van exokometen rond Bèta Pictoris. De jonge ster β Pictoris en z’n planetaire systeem eromheen zijn al vaak langsgekomen in Astroblogs, zoals hier en ook daar. We weten inmiddels dat er twee planeten romdom β Pic draaien, zoals de ster kortweg wordt genoemd, de planeten heten Beta Pictoris b en c. We weten ook al sinds 1987 (!) dat er een grote wolk van kometen rond de ster…

Ruimtemissie TESS vindt eerste exokometen

Artistieke impressie van de exokometen in het planetaire system rond de ster Bèta Pictoris (Credit: Michaela Pink).

Een jaar na zijn lancering heeft NASA’s planetenjager TESS zijn eerste exokometen ontdekt, rond de ster Bèta Pictoris. Exokometen zijn kometen – kleine hemellichamen die uit ijs, gas en stof bestaan en in de buurt van hun ster een karakteristieke staart ontwikkelen – die zich buiten…

Ruimtemissie TESS vindt eerste exokometen

Artistieke impressie van de exokometen in het planetaire system rond de ster Bèta Pictoris (Credit: Michaela Pink).

Een jaar na zijn lancering heeft NASA’s planetenjager TESS zijn eerste exokometen ontdekt, rond de ster Bèta Pictoris. Exokometen zijn kometen – kleine hemellichamen die uit ijs, gas en stof bestaan en in de buurt van hun ster een karakteristieke staart ontwikkelen – die zich buiten…

Credit afbeelding: ESO/L. Calçada

Sterrenkundigen zijn er in geslaagd om in de database van de ruimtetelescoop Kepler, waar de gegevens over de lichtsterkte van maar liefst 201.250 sterren in opgeslagen zijn, twee exoplaneten te ontdekken, waar duidelijk te zien is dat daar gezien vanaf de aarde kometen voorlangs trokken. Met Kepler zijn al meer dan 2500 van dit soort ‘transities’ waargenomen,…

Het HARPS-instrument van de ESO-sterrenwacht op La Silla in Chili is ingezet voor de grootste telling van kometen rond een andere ster die ooit is ondernomen. Een Frans team van astronomen heeft bijna 500 afzonderlijke kometen onderzocht die om de ster Bèta Pictoris draaien. Daarbij is ontdekt dat de exokometen tot twee verschillende families behoren: oude exokometen die meerdere keren in de buurt van de ster zijn geweest, en jongere exokometen die waarschijnlijk afkomstig zijn van één of meer grotere objecten die recent uiteen zijn gevallen. De nieuwe resultaten verschijnen op 23 oktober 2014 in het tijdschrift Nature.

Bèta Pictoris is een jonge ster op ongeveer 63 lichtjaar van de zon. Hij is pas ongeveer 20 miljoen jaar oud en is omgeven door een enorme schijf van materiaal – een heel actief jong planetenstelsel waarin verdampende kometen en botsende planetoïden gas en stof produceren. Flavien Kiefer (IAP/CNRS/UPMC), hoofdauteur van het nieuwe onderzoek, is enthousiast: ‘Bèta Pictoris is een heel spannend object! De gedetailleerde waarnemingen van zijn exokometen bieden ons aanknopingspunten die inzicht geven in de processen die in dit soort jonge planetenstelsels optreden.’

Deze compositiefoto toont de naaste omgeving van Bèta Pictoris, zoals gezien in het infrarood.

Al sinds bijna dertig jaar zien astronomen subtiele veranderingen in het licht van Bèta Pictoris die worden toegeschreven aan kometen die vanaf de aarde gezien vóór de ster langs trekken. Kometen zijn ijsachtige hemelobjecten met afmetingen van een paar kilometer die bij nadering van hun ster verdampen. Daarbij ontstaan reusachtige staarten van gas en stof die een deel van het sterlicht dat door hen heen gaat absorberen. Het zwakke licht van de exokometen zelf verbleekt bij het licht van de heldere ster, waardoor zij niet rechtstreeks waarneembaar zijn vanaf de aarde.

Om de exokometen van Bèta Pictoris te onderzoeken heeft het team meer dan duizend waarnemingen geanalyseerd die tussen 2003 en 2011 zijn verkregen met het HARPS-instrument van de 3,6-meter ESO-telescoop van de sterrenwacht op La Silla in Chili. De onderzoekers vonden aanwijzingen voor 493 verschillende exokometen, waarvan sommige meerdere keren en gedurende enkele uren werden waargenomen. Nauwkeurige analyses leverden metingen op van de snelheid en de grootte van de gaswolken. Ook konden enkele baaneigenschappen van deze exokometen, zoals de vorm en de stand van de baan en de afstand tot de ster, worden afgeleid.

Voor het eerst hebben astronomen een exoplaneet kunnen volgen terwijl deze van de ene kant van zijn ster naar de andere kant bewoog. De planeet heeft de kleinste baan van alle tot nu toe rechtstreeks in beeld gebrachte exoplaneten: de afstand tot zijn moederster is vergelijkbaar met de afstand zon-Saturnus.

Deze analyse van honderden exokometen binnen één exoplanetenstelsel is uniek. Ze heeft aan het licht gebracht dat er sprake is van twee afzonderlijke families van exokometen: een familie van oude kometen waarvan de banen worden beteugeld door een zware planeet, en een familie die waarschijnlijk is voortgekomen uit het recent uiteenvallen van één of enkele grotere objecten. Ook in ons eigen zonnestelsel bestaan verschillende families van kometen.

De exokometen van de eerste familie vertonen een verscheidenheid aan banen, maar produceren niet veel gas en stof. Dit wijst erop dat hun ijsvoorraad door achtereenvolgende naderingen van Bèta Pictoris uitgeput is geraakt. De exokometen van de tweede familie zijn veel actiever en volgen ook vrijwel identieke banen. Dit wijst erop dat de leden van deze familie een gezamenlijke oorsprong hebben: waarschijnlijk een groter, uiteengevallen object waarvan de brokstukken een baan volgen die rakelings langs de ster gaat. Flavien Kiefer concludeert: ‘Voor het eerst zijn middels statistisch onderzoek de fysische eigenschappen en banen van een groot aantal exokometen bepaald. Dit onderzoek biedt een opmerkelijke kijk op de processen die 4,5 miljard jaar geleden optraden in het pas gevormde zonnestelsel.’ Hieronder een link naar een video over de kometen rondom Beta Pictoris:

http://www.eso.org/public/netherlands/videos/eso1432a/

Bron: ESO.

Astronomen die gebruik maken van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) telescoop in het noorden van Chili hebben vandaag de ontdekking aangekondigd van een onverwachte ophoping van koolstofmonoxidegas in de stofrijke schijf rond de ster Bèta Pictoris. Dat is verrassend, omdat zulk gas naar verwachting snel wordt afgebroken door sterlicht. Iets – waarschijnlijk talrijke botsingen tussen kleine, ijsachtige objecten zoals kometen – moet ervoor zorgen dat het gas voortdurend wordt aangevuld. De nieuwe resultaten zijn vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Science.

Bèta Pictoris, een nabije ster aan de zuidelijke hemel die gemakkelijk waarneembaar is met het blote oog, wordt gezien als het prototype van een jong planetenstelsel. Het is een van de eerste sterren waarbij een grote omringende schijf van stofrijk puin is ontdekt. Ook is bekend dat er, op een afstand van ongeveer 1,2 miljard kilometer, een planeet om de ster cirkelt.

Nieuwe waarnemingen met ALMA hebben nu laten zien dat de schijf rijk is aan koolstofmonoxidegas. Paradoxaal genoeg kan de aanwezigheid van koolstofmonoxidegas, dat zeer schadelijk is voor de mens, erop wijzen dat het planetenstelsel van Bèta Pictoris uiteindelijk een geschikte habitat voor leven wordt. Het bombardement van kometen dat zijn planeten momenteel ondergaan voorziet hen waarschijnlijk van water.

Maar koolstofmonoxide wordt gemakkelijk en snel afgebroken door sterlicht: op de plek waar het in de schijf van Bèta Pictoris is waargenomen kan het slechts ongeveer honderd jaar standhouden. Dat het gas aanwezig is in de 20 miljoen jaar oude schijf rond Bèta Pictoris komt dus als een grote verrassing. Waar komt het vandaan, en waarom is het er nog steeds?

Tenzij we Bèta Pictoris op een heel bijzonder moment waarnemen, moet het koolstofmonoxide voortdurend worden aangevuld. De rijkste bron van koolstofmonoxide in een jong zonnestelsel zijn botsingen tussen ijsachtige objecten, van kometen tot objecten ter grootte van een planeet.

Het tempo van afbraak moet dan wel heel hoog zijn. Om de waargenomen hoeveelheden koolstofmonoxide te kunnen verklaren, moet om de vijf minuten een grote kometenbotsing plaatsvinden. Om zo’n groot aantal botsingen te verkrijgen, moet er sprake zijn van een zeer dichtbevolkte, omvangrijke kometenzwerm.

De ALMA-waarnemingen laten nóg een verrassing zien: dankzij ALMA’s unieke vermogen om tegelijkertijd positie en snelheid van het waargenomen koolmonoxide te meten, kon worden vastgesteld dat het gas op één plek is samengebald. Deze concentratie bevindt zich op 13 miljard kilometer van de ster – ongeveer driemaal de afstand zon-Neptunus. Waarom het gas zo’n compacte opeenhoping vormt is een raadsel.

Er zijn twee manieren waarop zo’n concentratie kan ontstaan. Mogelijk is de concentratie van kometenbotsingen het gevolg van de aantrekkingskracht van een nog niet waargenomen planeet met ongeveer de massa van Saturnus. Een andere mogelijkheid is dat we de overblijfselen zien van één kolossale botsing tussen twee ijsplaneten met de massa van Mars.

Beide mogelijkheden geven astronomen reden om te denken dat er meer planeten rond Bèta Pictoris op ontdekking wachten. Verdere waarnemingen met ALMA, die nog niet op volle sterkte is, moeten meer inzicht geven in dit intrigerende planetenstelsel, en ons beter leren begrijpen onder welke omstandigheden ons eigen zonnestelsel is ontstaan.

Bron: European Southern Observatory