Zware sterren voorkomen het ontstaan van gasreuzen

Zware sterren belemmeren het ontstaan van Jupiter-achtige planeten, zogenoemde gasreuzen. Op zo’n 1.350 lichtjaar van de aarde zagen astronomen dat zware sterren met hun uitgestraalde ultraviolet licht gas ‘wegblazen’ uit de dichte schijf van stof en gas rondom een jonge, lichte ster. Gasreuzen hebben dat gas nodig om zich te vormen.

Het idee dat zware sterren met hun uv-licht gas rondom jonge sterren wegstoten, bestond al lang. Dat volgde uit computermodellen. Maar nu is het verschijnsel voor het eerst gezien, schreven astronomen vorige week in Science. Het team internationale onderzoekers rekende daarvoor aan waarnemingen van ruimtetelescoop James Webb (JWST) en van de Atacama Large Millimeter Array (ALMA) hoog in de Chileense Andes.

Veel lichte, jonge sterren worden enkele miljoenen jaren omringd door een schijf van gas en stof. Door samenklontering hiervan in een protoplanetaire schijf vormen zich langzaam planeten. Het vormen van een gasreus (die vooral uit gas bestaat) duurt minimaal een miljoen jaar.

Maar soms ‘blazen’ zware sterren in de buurt het gas weg vóór gasreuzen de kans krijgen om te ontstaan. Vaak zitten jonge sterren in een cluster samen met zware sterren. De ultraviolette of röntgenstraling van die zware sterren kan het gas in de protoplanetaire schijf verhitten. Daardoor bewegen de moleculen in het gas steeds sneller en uiteindelijk ontsnapt het gas uit de schijf.

Orionnevel

Astronomen vonden eerder al indirecte aanwijzingen dat dit gebeurt bij d203-506, een protoplanetaire schijf in de Orionnevel. Maar direct bewijs is lastig te vinden, volgens astronoom Alessandra Candian van de Universiteit van Amsterdam en auteur van de studie. „Protoplanetaire schijven zijn kleine hemelobjecten vergeleken met sterrenstelsels. Daarbij staan de dichtstbijzijnde stervormingsgebieden, waar we de schijven kunnen vinden, ver van ons vandaan.” De Orionnevel, het dichtstbijzijnde stervormingsgebied, ligt op ongeveer 1.350 lichtjaar van de aarde.

Door waarnemingen van JWST en ALMA te combineren, konden de astronomen de schijf d203-506 met genoeg detail waarnemen om het ontsnappende gas goed te zien. JWST en ALMA kijken ieder in ander licht: JWST neemt waar in infraroodlicht en ALMA in radiogolven.

Toen de astronomen uitrekenden hoeveel gas ontsnapte uit de schijf, zagen ze dat al het gas binnen een miljoen jaar uit de schijf zou kunnen verdwijnen. Dat zou betekenen dat gasreuzen hier geen kans krijgen.

Waarom ontstond Jupiter, een gasreus in ons zonnestelsel, wel? Candian: „In de schijf rondom de jonge zon – die uiteindelijk uitgroeide tot ons zonnestelsel – was de straling van nabije sterren niet zo sterk. Er bleef genoeg gas over voor gigantische gasvormige planeten zoals Jupiter.”

Zeldzaam

Astronoom Nienke van der Marel van Universiteit Leiden en niet bij het onderzoek betrokken, vindt de waarnemingen overtuigend. „Het is altijd heel gaaf wanneer we iets dat onze modellen voorspellen ook echt waarnemen. Ik ben benieuwd of de vondst van de astronomen toeval is, of dat dit op veel plekken in het heelal voorkomt. We weten dat bij lichte sterren – sterren die minder dan de helft van de massa van de zon hebben – gasreuzen zeldzaam zijn. Het zou interessant zijn om te kijken of de plekken in het heelal zonder gasreuzen inderdaad in de buurt zijn van massieve sterren met sterke uv-straling.”