ALMA ziet gasachtige spiraalarmen rond jonge veranderlijke ster

De spiraalvormige structuur rond RU Lupi
Deze afbeelding gemaakt door ALMA toont de schijf waaruit planeten ontstaan rond de jonge ster RU Lupi. In de inzet (links onder) de DSHARP-waarnemingen van de stofschijf met de ringen en de openingen die wijzen op het ontstaan van planeten. De nieuwe waarneming toont een grote spiraalstructuur (blauw) bestaande uit gas die zich ver buiten de compacte stofschijf uitstrekt. Credit: ALMA / ESO / NAOJ / NRAO / J. Huang and S. Andrews / AUI / NSF / S. Dagnello.

Astronomen hebben met behulp van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) een grote set spiraalarmen ontdekt rond de jonge veranderlijk ster RU Lupi. De spiraalstructuur, bestaande uit koolmonoxidegas, strekt zich tot op ongeveer 1000 Astronomische Eenheden van de ster uit en dat is veel verder dan de 60 AE van de compacte stofschijf.

RU Lupi, ook bekend als HD 142560, bevindt zich ongeveer 400 lichtjaar ver weg en in het sterrenbeeld Lupus – Wolf.

De ster heeft een massa van 0,7 zonsmassa en een straal van 1,6 maal de straal van de Zon. De ster wordt omringd door een protoplanetaire schijf.

Eerdere waarnemingen van de ster met ALMA, als onderdeel van DSHARP (Disk Substructures at High Angular Resolution Project), hadden al tekenen van planeetformatie aangetoond, iets wat zichtbaar is als stofopeningen in de schijf.

Maar de astronomen zagen ook een zwakke structuur van koolmonoxide die zich uitstrekte tot voorbij de schijf. Daarom werd besloten de ster opnieuw te bestuderen en nu te kijken naar het gas in plaats van het stof.

Protoplanetaire schijven bevatten veel meer gas dan stof. Stof is nodig om de kernen van planeten te bouwen en het gas zorgt voor hun atmosferen. De laatste jaren hebben hoge resolutiewaarnemingen van stofstructuren de kennis over het ontstaan van planeten sterk verbeterd.

Uitgaande van de nieuwe opnames van ALMA van de verdeling van het gas rond RU Lupi lijkt het erop dat het huidige beeld over het ontstaan van planten nog steeds te eenvoudig is en dat planeetvorming veel chaotischer verloopt dan eerder werd afgeleid uit waargenomen concentrische ringen rond sterren.

Uit het feit dat nu een spiraalvormige structuur wordt waargenomen na een lange waarneming duidt er volgens de onderzoekers op dat men nog niet de volledige diversiteit en complexiteit van plekken waar planeetvorming plaatsvindt, heeft gezien. Mogelijk zijn dergelijke gasstructuren bij andere stofschijven over het hoofd gezien.

Het onderzoeksteam heeft verschillende scenario’s opgesteld die mogelijk verklaren waarom er spiraalarmen zichtbaar zijn rond RU Lupi.

Misschien is de stofschijf onder zijn eigen zwaartekracht aan het ineenstorten. Of misschien vindt er interactie plaats tussen RU Lupi en een andere ster.

Maar het is ook mogelijk dat er interactie plaatsvindt tussen de stofschijf en zijn omgeving waardoor er interstellair materiaal via de spiraalarmen wordt aangetrokken.

Maar geen enkele van de aangedragen scenario’s biedt een volledige verklaring voor hetgeen de astronomen nu hebben waargenomen. Mogelijk dat er nog onbekende processen plaatsvinden tijdens het ontstaan van planeten en die nog niet in modellen zijn verwerkt.

Astronomen hopen meer stofschijven zoals rond RU Lupi te vinden want alleen dat kan leren te verklaren wat men ziet.

Het onderzoek werd gepubliceerd in het tijdschrift Astrophysical Journal.

Artikel: Jane Huang et al. 2020. Large-scale CO Spiral Arms and Complex Kinematics Associated with the T Tauri Star RU Lup. ApJ 898, 140

Eerste publicatie: 5 augustus 2020
Bron: Sci-News