Webb Telescope ziet de stofschijf rond de ster Fomalhaut
De James Webb Space Telescope zet zijn reeks baanbrekende ontdekkingen voort en heeft de helderste beelden tot nu toe gemaakt van de stoffige schijf rond de jonge ster Fomalhaut.
Fomalhaut is een heldere jonge ster die ongeveer 25 lichtjaar van de Aarde is verwijderd in de richting van het sterrenbeeld Zuidervis – Piscis Austrinus. De ster verlicht een schijf van planeetvormend puin. Dergelijke schijven bevatten aanwijzingen voor exoplaneten en zelfs kleinere objecten die anders verborgen zouden blijven.
András Gáspár van de universiteit van Arizona en zijn team presenteren in Nature Astronomy beelden van het Fomalhaut-systeem die zijn gemaakt door het Mid-Infrared instrument (MIRI) aan boord van de Webb Telescope. De beelden bereiken een resolutie en gevoeligheid die ver boven het vermogen van eerdere instrumenten ligt. Het team analyseerde ook nieuwe beelden, gemaakt door de Imaging Spectrograph van de Hubble Telescope, waarin het licht van de ster wordt geblokkeerd met behulp van een coronagraaf.
Eerder hebben Hubble, de Spitzer Space Telescope en andere telescopen een verre puinring rond Fomalhaut laten die die verwant is aan de Kuipergordel in ons eigen zonnestelsel. Analyse van de helderheid van het systeem bij verschillende golflengten had ook de aanwezigheid van een stoffige binnenschijf gesuggereerd. Nu onthullen de nieuwe JWST-beelden ongekende details, waaronder een nieuwe gordel in de eerste, uitgestrekte binnenschijf en een opening tussen de twee. Ze laten ook zien wat een stofwolk zou kunnen zijn in de buitenste, eerder gedetecteerde ring.
De binnenste stofgordel die de onderzoekers vonden is analoog aan de asteroïdengordel in ons eigen zonnestelsel, maar hij is veel uitgestrekter dan eerder werd gedacht. Verder weg wordt een opening gevolgd door een “tussengordel” dit zijn beide nieuwe ontdekkingen. Een tot nu toe ongeziene exoplaneet zou die opening kunnen hebben uitgehouwen en zou de gordel kunnen blijven hoeden, net zoals de zwaartekrachteffecten van Jupiter onze asteroïdengordel vormen.
Nog verder van Fomalhaut bevindt zich een eerder afgebeeld buitenste gat in het puin, gevolgd door de buitenste Kuipergordelachtige ring. Maar nieuw in de JWST-beelden is een kenmerk dat de onderzoekers de “Grote Stofwolk” hebben genoemd. Dit object is mogelijk ontstaan door een botsing op planeetschaal.
Als alternatief zou het ook een achtergrondsterrenstelsel kunnen zijn. Een vervolgwaarneming zal het antwoord kunnen geven want als de Grote Stofwolk deel uitmaakt van de ring dan zal die meedraaien en waarschijnlijk groter worden.
De vermeende stofwolk doet denken aan een ander kenmerk, Fomalhaut b, dat astronomen eerder hadden aangezien voor een kandidaat-exoplaneet. Tientallen jaren van waarnemingen leidden er uiteindelijk toe dat de planeethypothese buiten beschouwing werd gelaten, aangezien het kenmerk in de loop van de tijd verdween. De JWST-waarnemingen komen overeen met het feit dat het in plaats daarvan weer een door botsingen veroorzaakte stofwolk is. De tussenliggende puinband vormt een extra materiaalbron voor botsingen; bovendien is deze puinband niet goed uitgelijnd met de buitenste gordel waardoor de kans groter wordt dat planetesimalen afdwalen.
Het algemene beeld dat naar voren komt is dat van een dynamisch systeem dat verandert terwijl we er naar kijken. Misschien komen botsingen tussen asteroïden zo vaak voor in dit zeer nabije, zeer heldere systeem dat er constant stofwolken ontstaan bij botsingen, die dan uitdijen en vervangen. De gordels van puin die rond Fomalhaut draaien kunnen de plaats zijn van regelmatige, explosieve botsingen, waarbij ijzige en rotsachtige objecten routinematig tegen elkaar botsen en golvende stofwolken opwerpen. Meer waarnemingen zullen astronomen in staat stellen te bevestigen of de “Grote Stofwolk” zijn naam eer aan doet.
Enkele van de volgende stappen omvatten testen of de nieuwe blob die overlapt met de schijf eigenlijk een stofwolk in het systeem is, of een achtergrondobject, en of men verborgen planeten kan vinden. Verschillende schijfkenmerken lijken hierop namelijk te wijzen.
Ook vragen astronomen zich af hoe die “Grote Stofwolk” zal veranderen. Zal die ook uitdijen en vervagen zoals Fomalhaut b deed? Zullen er nieuwe stofwolken verschijnen door andere botsingen?
Computermodelling kan astronomen helpen de banen en massa’s te verkleinen die beschikbaar zijn voor eventuele exoplaneten in het systeem.
Eerste publicatie: 9 mei 2023
Bron: NASA/ESA/Sky & Telescope
