De James Webb Space Telescope (JWST) heeft indrukwekkende nieuwe beelden vrijgegeven van twee protoplanetaire schijven waar mogelijk planeten aan het ontstaan zijn. De foto van de maand toont Tau 042021 en Oph 163131, twee jonge sterrenstelsels op respectievelijk 450 en 480 lichtjaar van de aarde in de sterrenbeelden Taurus en Ophiuchus.
Unieke edge-on perspectief
Beide objecten werden gefotografeerd vanuit een bijzonder perspectief: vanaf de zijkant, waardoor de schijven als smalle banden verschijnen. Volgens esa.int zorgt deze oriëntatie ervoor dat het heldere licht van de jonge ster in het centrum grotendeels wordt geblokkeerd door de schijf, terwijl stof dat boven en onder de schijf is gestegen wordt verlicht door gereflecteerd sterrenlicht.
De beelden werden gemaakt met Webb's Near-Infrared Camera (NIRCam) en Mid-Infrared Instrument (MIRI), aangevuld met data van de Hubble Space Telescope en de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). universetoday.com dat de brede infraroodcapaciteiten van Webb's instrumenten astronomen in staat stellen om stofdeeltjes van verschillende groottes door de hele schijf te volgen.
Kleurrijke chemische samenstelling
De spectaculaire kleuren in de beelden zijn niet alleen visueel aantrekkelijk, maar bevatten ook cruciale wetenschappelijke informatie. De rode, oranje en groene tinten geven verschillende moleculen aan: waterstof (H2), koolmonoxide (CO) en polycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAHs), evenals verschillende groottes stofdeeltjes in de schijven.
Het linkerbeeld van Tau 042021 toont een donkere horizontale band die de ster bedekt, met brede, kleurrijke, kegelvormige uitstromen erboven en eronder, en een smalle jet die direct naar boven en beneden wijst vanaf de ster. Het rechterbeeld van Oph 163131 laat de ster zien binnen een gelige stoffige schijf.
Mogelijk bewijs voor planeetvorming
Bijzonder interessant is wat de ALMA-data onthullen over Oph 163131. esawebb.org tonen de radiogegevens een opening in de binnenste schijf, wat mogelijk bewijs is voor een planeet die zich aan het vormen is en het stof rondom zich aan het opruimen is. De ALMA-waarnemingen laten ook zien dat grotere stofdeeltjes geconcentreerd zijn in het centrale vlak van de schijf.
Venster op ons eigen verleden
Protoplanetaire schijven zoals deze ontstaan rond sterren die recent zijn geboren. Wanneer een gaswolk binnen een grotere moleculaire wolk instort om een ster te vormen, blijft ongebruikt gas en stof achter in een dikke schijf rond de ster. In de loop van de tijd botst dit stof en stort het in, waarbij langzaam planetesimalen worden gevormd die op hun beurt kunnen uitgroeien tot planeten.
astrobiology.com dat planetesimalen die niet de sprong kunnen maken naar een volwaardige planeet achterblijven als asteroïden en kometen die rond de ster draaien. Gas dat niet door dit proces wordt verbruikt, wordt in de loop van tientallen miljoenen jaren weggeblazen door de straling van de nieuwe ster, waarmee het einde komt aan de protoplanetaire schijf.
Dit is precies hoe ons eigen zonnestelsel in het verre verleden is gevormd, waarbij de asteroïden, kometen, gasreuzen en terrestrische planeten ontstonden die we vandaag kennen. Door andere protoplanetaire schijven op een veel jongere leeftijd te observeren, kunnen wetenschappers achterhalen hoe dit proces voor ons eigen zonnestelsel werkte en hoe de verschillende soorten planeten die we door de hele melkweg zien, gevormd kunnen zijn.
Wetenschappelijk observatieprogramma
De beelden werden verkregen als onderdeel van Webb's Cycle 1 General Observation (GO) programma #2562, getiteld "Dust Settling and Grain Evolution in Edge-on Protoplanetary Disks". Door dergelijke schijven te bestuderen, hopen astronomen meer te leren over de vorming en evolutie van ons zonnestelsel en de vele exoplaneten die tot nu toe zijn ontdekt.
De combinatie van verschillende instrumenten en telescopen maakt het mogelijk om een compleet beeld te krijgen van deze complexe systemen. Terwijl Webb's infraroodcamera's de fijnere stofdeeltjes en moleculen in kaart brengen, vullen Hubble's zichtbaar-lichtgegevens en ALMA's radiowaarnemingen het plaatje aan met informatie over grotere structuren en deeltjes.
Met tot nu toe 6.153 bevestigde exoplaneten blijft het bestuderen van protoplanetaire schijven essentieel voor ons begrip van hoe planetenstelsels ontstaan en evolueren in het universum.