Nienke van der Marel en haar team (waartoe ik behoor) publiceerden op 7 juni een fantastisch resultaat, dat op 6 juni het RTL nieuws haalde. Met ALMA-waarnemingen met Band 9-ontvangers hebben we een zogenaamde stofval gezien rond een jonge ster. Deze waarnemingen lossen een groot probleem op dat in de jaren ’90 werd opgemerkt.
Het probleem staat bekend als het 'centimeter-size problem'. Stofdeeltjes in interstellaire materie en in de gas- en stofklompen waaruit sterren zich vormen, zijn typisch een paar micrometer groot (een duizendste van een millimeter). Na het ontstaan van een ster zouden deze stofdeeltjes in ongeveer 2 miljoen jaar moeten groeien van een paar micrometer tot planeten ter grootte van de aarde. Maar berekeningen lieten zien dat het groeien van stofdeeltjes van een paar millimeter tot metersgrote brokstukken al meer dan 20 miljoen jaar duurt!
Het laten groeien van stofdeeltjes van een paar micrometer tot een paar millimeter is niet echt een probleem. Op deze schalen plakken stofdeeltjes redelijk makkelijk aan elkaar. Het groeien van een tiental meters tot de grootte van de aarde is ook geen probleem. Zodra een brokstuk 50 meter groot is, kan het kleinere deeltjes of gas aantrekken met zijn zwaartekracht. Het groeien van een paar millimeter tot een tiental meters is niet eenvoudig.
Stofdeeltjes van een paar millimeter zijn niet zwaar genoeg om andere deeltjes met hun zwaartekracht aan te trekken. Helaas lukt plakken ook niet meer. De botsingen die ervoor zorgden dat de stofdeeltjes aan elkaar blijven plakken, zijn te heftig geworden bij normale dichtheden. De stofdeeltjes die groter zijn dan een paar millimeter spatten bij botsingen meestal uit elkaar.
Bij een veel hogere dichtheid dan normaal duurt het groeien slechts 2 miljoen jaar in plaats van 20 miljoen jaar, omdat er veel meer botsingen zijn. De afgelopen 10 jaar werden meerdere theorieën geopperd waaruit op de een of andere manier een hogere dichtheid rolde.
Een exotische theorie was het ontstaan van een stofval aan een kant van de schijf. Als een kleine instabiliteit in de schijf ontstaat, komen de stofdeeltjes in de file te staan, waardoor het stof zich heel snel (binnen 200.000 jaar) ophoopt aan een kant van de schijf. De dichtheid gaat omhoog waardoor er meer botsingen kunnen plaatsvinden. Daarbij wordt het stof kouder, hebben de botsingen gemiddeld minder energie en blijven de stofdeeltjes dus makkelijker aan elkaar plakken.
En nu komt de ontdekking. Nienke en haar team hebeen met ALMA de eerste stofval gezien. De stofval in het object Ophiuchus IRS 48 is echt gigantisch. 99.3% van al het stof van een paar millimeter groot zit aan de zuidkant van de schijf, en is in het plaatje groen gekleurd. Het oranje gekleurde stof van een paar micrometer groot zit aan de noordkant. Aan de zuidkant, in de stofval, is de dichtheid honderden keren hoger dan aan de noordkant. Hierdoor zal deze schijf dus veel sneller kometen en planeten kunnen vormen aan de zuidkant.
Al met al een geweldig resultaat voor ALMA en helemaal voor Nienke, die deze fantastische ontdekking heeft mogen publiceren in haar eerste wetenschappelijke artikel.