Astronomen hebben met de Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) tot nu toe onbekende details ontdekt over de vorming van meervoudige stersystemen en over de stofschijven rond jonge sterren waaruit nieuwe planeten worden geboren. Onder leiding van de Leidse astronoom John Tobin keken de onderzoekers met de Amerikaanse radiotelescoop naar bijna 100 pasgeboren sterren in een stervormingsgebied (een wolk van gas en stof) op zo’n 750 lichtjaar van de aarde. De onderzoeksresultaten werden bekendgemaakt tijdens de 227ste bijeenkomst van de American Astronomical Society in Kissimmee (Florida, VS).
Het onderzoek aan de jonge, meervoudige sterren laat zien dat er twee mechanismen actief zijn die dit soort systemen voortbrengen. De onderzochte meervoudige sterren zijn in te delen in twee typen, gebaseerd op de afstand tussen de sterren in het systeem. Bij het ene type staan de sterren op ongeveer 75 keer de afstand aarde-zon van elkaar vandaan, in de andere groep 3000 keer. Ook kwam uit het onderzoek naar voren dat meer dan de helft van de jongste sterren in meervoudige systemen zitten, wat suggereert dat sterren meestal niet alleen worden geboren.
Sterren worden geboren in gigantische wolken van gas en stof die onder hun eigen gewicht in elkaar storten. De kernen trekken nog meer materiaal naar binnen en daaruit ontstaat vervolgens de ronddraaiende schijf rond de jonge ster. Uiteindelijk heeft de jonge ster genoeg massa om de temperatuur en druk in de kern zo hoog op te voeren dat er thermonucleaire reacties plaatsvinden. De schijf rond de ster levert het materiaal waaruit planeten kunnen ontstaan.
De astronomen concluderen dat de wijdere meervoudige stersystemen worden gevormd door het turbulent uiteenvallen van de grotere wolk, terwijl de nauwere systemen het resultaat zijn van het uiteenvallen van het materiaal binnen de schijf dat rond de oorspronkelijke protoster zat. Ook ontdekten ze dat oudere systemen minder vaak bestaan uit sterren die ver uit elkaar staan dan de jongste protosterren. Mogelijk groeien wijd gevormde jonge dubbelsterren op termijn toch uit elkaar.
De astronomen ontdekten ook dat de stofschijf rond sommige protosterren groter is dan de theoretische modellen voorspellen. Dat de schijven een essentiële rol spelen in planeetvorming staat buiten kijf, maar hoe ze precies worden gevormd, is onderwerp van discussie. Als materiaal naar binnen valt, trekt het magneetvelden mee. Theoretici suggereren dat deze velden, die sterker worden naarmate ze dichter bij de ster komen, op één lijn komen met de omwentelingsas van de ster, waardoor ze de rotatie van de schijf drastisch vertragen en de grootte van de schijf beperken tot een straal van circa 10 keer de afstand aarde-zon (wat overeenkomt met iets meer dan de afstand zon-Saturnus). Maar de astronomen vonden schijven met een straal van minstens 15 tot wel 30 keer de afstand aarde-zon. De verklaring zou kunnen zijn dat in sommige systemen het magneetveld en de rotatie-as van de ster niet op één lijn staan.
De resultaten zijn gebaseerd op 264 uur VLA-waarneemtijd tussen 2013 en 2015 in het kader van de VLA Nascent Disk and Multiplicity (VANDAM) Survey. Daarbij werden protosterren bestudeerd in het stervormingsgebied Perseus, een moleculaire wolk op ongeveer 750 lichtjaar afstand van de aarde. De wolk bevat net zoveel materiaal als 10.000 zonnen en is een van de dichtstbijzijnde actieve stervormingsgebieden.
Projectleider John Tobin is positief over de resultaten: “De schijven zijn moeilijk waar te nemen doordat ze verstopt zitten in de wolken waarin ze ontstaan. Maar met deze VLA-data hebben we een schat aan informatie binnengehaald. We hebben niet eerder zoveel jonge sterren in zo groot detail onderzocht, inclusief zwakke exemplaren die we voorheen niet konden zien. We zijn hiermee echt een stap verder gekomen.”
VLA onthult nieuwe details over de vorming van sterren en planeten
