Drievoudig stersysteem trekt planeetvormende schijf krom

Foto: De ringstructuur in de schijf rond GW Orionis

Vijfentwintig jaar geleden was de ontdekking van een exoplaneet – een planeet buiten het zonnestelsel – nog wereldnieuws. Intussen staat de teller op meer dan 4000 bevestigde exemplaren en is iedere sterrenkundige ervan overtuigd dat dit nog maar het topje van de ijsberg is.

Het proces van planeetvorming is in grote lijnen bekend. Uit een oorspronkelijke wolk van gas en stof ontstaat een ster. Het resterend materiaal nestelt zich in een schijf, loodrecht op de draairichting van de jonge ster. Dichtheidsfluctuaties doen het materiaal in deze ‘protoplanetaire’ schijf lokaal samenklonteren. Hieruit ontstaan uiteindelijk planeten die zich allemaal in hetzelfde baanvlak bevinden.

Meervoudige stersystemen

Maar minstens de helft van de sterren heeft één of meer begeleiders. Wat gebeurt er in dat geval met die protoplanetaire schijf? Dat is waar GW Orionis in het verhaal komt. Dit systeem bestaat uit drie sterren, die zich niet in hetzelfde vlak bevinden. Omdat het om jonge sterren gaat, is hun schijf nog prominent aanwezig.

Een internationaal team van astronomen, waaronder Jacques Kluska en Cyprien Lanthermann van het Instituut voor Sterrenkunde van de KU Leuven, volgt dit systeem reeds sinds 2008. Waarnemingen met de Very Large Telescope (VLT) van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) en de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) tonen het verwoestend effect van deze stellaire ménage à trois op de schijf. De schijf is vervormd en opgebroken in verschillende ringen.

Computersimulaties

Het aardige van het onderzoek, dat vorige week in Science verscheen, is dat de wetenschappers de waargenomen verscheuring van de schijf ook theoretisch kunnen verklaren. Computersimulaties tonen hoe de zwaartekrachtsdans van de drie sterren de schijf inderdaad laat uiteenvallen in verschillende ringen, waarbij zelfs de vorm van de binnenste ring overeenkomt met de observaties.

De interesse van de onderzoekers gaat vooral uit naar de binnenste ring. Die staat gekanteld ten opzichte van de oorspronkelijke stofschijf. Teamleider Stefan Kraus, hoogleraar astrofysica aan de Universiteit van Exeter: 'Onze beelden tonen een extreem geval waarbij de schijf niet plat is, maar kromgetrokken, en een ring vertoont die zich uit de schijf heeft losgemaakt'.

Rechts: de binnenste ring werpt een schaduw over de rest van de schijf. Links: een artistieke impressie van het centrale deel van de schijf, inclusief de ring (zie ook onderstaande video om dit in een animatie te zien).

Nieuwe klasse exoplaneten

De onderzoekers leidden uit hun waarnemingen af dat er voor 30 aardmassa’s stof aanwezig is in die binnenste ring. Meer dan genoeg om enkele exoplaneten uit te boetseren. Die zouden een specifiek profiel hebben, aangezien ze op wijde, gekantelde banen bewegen. De jacht op de exoplaneten rond GW Orionis is daarmee geopend.

GW Orionis zou dan model kunnen staan voor een wellicht vaker voorkomend verschijnsel in het heelal. Het team rond Kraus hoopt op de Extremely Large Telescope, de opvolger van de VLT die rond 2025 in werking moet treden, om deze mogelijke nieuwe klasse van exoplaneten verder te exploreren.