Webb’s nieuwe kijk op Beta Pictoris suggereert een recente enorme botsing
Dr. Christopher Stark en zijn collega’s van het Goddard Space Flight Center hebben nieuwe coronagrafische afbeeldingen gemaakt met de NIRCam- en MIRI-instrumenten van de Webb Space Telescope. Deze onthullen voorheen onzichtbare structuren in de schijfschijf rond de jonge ster Beta Pictoris.
Beta Pictoris is een jong planetair systeem dat ongeveer 63 lichtjaar van de Aarde is verwijderd. Het is naar schatting pas ongeveer 20 miljoen jaar oud en het herbergt de grote gasplaneet Beta Pictoris b.
In een nieuw onderzoek gebruikten Dr. Stark en collega’s de NIRCam, en MIRI-instrumenten van de Webb Space Telescope om de samenstelling van de primaire en secondaire stofschijven van Beta Pictoris te onderzoeken.
“Beta Pictoris is de puinschijf die alles in zich heeft: het heeft een hele, heldere nabije ster die we heel goed kunnen bestuderen, en een complexe circumstellaire omgeving met een uit meerdere componenten bestaande schijf, exokometen en twee exoplaneten waarvan een afbeelding is gemaak”, dit zegt Astronoom Isabel Rebollido van het Astrobiology Center.
“Hoewel er eerdere waarnemingen vanaf de grond in dit golflengtebereik zijn geweest, hadden ze niet de gevoeligheid en de ruimtelijke resolutie die we nu hebben met Webb, dus is dit kenmerk niet eerder gedetecteerd.”
Zelfs met Webb was het kijken naar Beta Pictoris in het juiste golflengtebereik van cruciaal belang om een nooit eerder gezien stofspoor te detecteren dat leek op de staart van een kat. Dit stofspoor is alleen in de gegevens van MIRI zichtbaar.
De midden-infraroodgegevens van Webb brachten ook verschillen in temperatuur tussen de twee schijven van Beta Pictoris aan het licht. Dit is waarschijnlijk te wijten aan verschillen in samenstelling,
De onderzoekers hadden niet verwacht dat Webb zou onthullen dat er twee soorten materiaal rond Beta Pictoris zijn, maar MIRI liet hen duidelijk zien dat het materiaal van de secundaire schijf en de kattenstaart heter is dan de hoofdschijf.
Het stof dat die schijf en staart vormt moet erg donker zijn, dus het is niet gemakkelijk te zien op optische golflengtes. Maar in het midden-infrarode licht gloeit het.
Webb’s nieuwe kijk op Beta Pictoris suggereert een recente enorme botsing.
Om de hogere temperatuur te verklaren hebben de astronomen afgeleid dat het stof zeer poreus “organisch vuurvast materiaal” kan zijn, vergelijkbaar met de materie die wordt aangetroffen op de oppervlakken van kometen en asteroïden in ons zonnestelsel.
Uit een voorlopige analyse van materiaal dat door de OSIRIS-Rex-missie van de NASA werd bemonsterd van asteroïde Bennu, bleek dat het erg donker en koolstofrijk was, vergelijkbaar met wat MIRI bij Beta Pictoris ontdekte.
Er blijft echter een belangrijke vraag bestaan: wat zou de vorm van de kattenstaart kunnen verklaren, een uniek gebogen kenmerk dat anders is dan wat wordt gezien in schijven rond andere sterren>
De onderzoekers hebben verschillende scenario’s gemodelleerd in een poging de kattenstaart na te bootsen en de oorsprong ervan te ontrafelen.
Hoewel verder onderzoek en testen nodig zijn, presenteert het team een sterke hypothese dat de kattenstaart het resultaat is van een stofproductie die slechts honderd jaar geleden plaatsvond.
Er gebeurt iets – zoals een botsing – en er komt veel stof vrij, aldus de onderzoekers. In eerste instantie gaat het stof in dezelfde baanrichting als de bron, maar daarna begint het zich ook te verspreiden.
Het licht van de ster duwt de kleinste, meest pluizige stofdeeltjes sneller van de ster weg, terwijl de grotere korrels niet zo veel bewegen, waardoor een lange stofstaart ontstaat.
Het staartkenmerk van de kat is hoogst ongebruikelijk en het reproduceren van de kromming met een dynamisch model was lastig, aldus Dr. Stark.
Het gebruikte model vereist stof dat extreem snel uit het systeem kan worden geduwd, wat er opnieuw op wijst dat het is gemaakt van organisch vuurvast materiaal. Het voorkeursmodel verklaart ook de scherpe hoek van de staart weg van de schijf als een eenvoudige optische illusie.
Ons perspectief, gecombineerd met de gebogen vorm van de staart, creëert de waargenomen hoek van de staart, terwijl de boog van materiaal in feite slechts onder een hoek van 5° van de schijf afwijkt.
Rekening houdend met de helderheid van de staart, schatten de onderzoekers dat de hoeveelheid stof in de kattenstaart ongeveer gelijk is aan die van een grote asteroïde in de hoofdgordel, verspreid over een afstand van 16 miljard kilometer.
Een recente stofproductie in de puinschijven van Beta Pictoris zou ook een nieuw waargenomen asymmetrische uitbreiding van de hellende binnenschijf kunnen verklaren, zoals weergegeven in de MIRI-gegevens en alleen te zien aan de tegenoverliggende zijde van de staart.
Het onderzoek suggereert dat Beta Pictoris mogelijk nog actiever en chaotischer is dan eerder werd aangenomen.
Volgens de onderzoekers blijft Webb verrassen, zelfs al ze ermee naar de best bestudeerde objecten kijken. Webb zorgt voor een compleet nieuwe kijk op planetaire systemen.
De resultaten werden eerder deze week gepresenteerd tijdens AAS243, de 243ste bijeenkomst van de American Astronomical Society in New Orleans, de Verenigde Staten.
Artikel: Christopher Stark et al. 2024. JWST’s New View of Beta Pictoris Suggests Recent Episodic Dust Production From an Eccentric, Inclined Secondary Debris Disk. AAS243, abstract # 4036
Eerste publicatie: 11 januari 2023
Bron: sci-news
