De ontdekking is te danken aan scherpe opnamen van de Atacama Large Millimeter Array (ALMA). De telescoop nam de ring van stof rond Fomalhaut, een jonge ster op ongeveer 25 lichtjaar van de aarde, onder de loep. Deze opnamen helpen een discussie tussen eerdere waarnemers van het stelsel beslechten.
De ALMA-opnamen tonen aan dat de ring zowel aan de binnen- als de buitenkant plots ophoudt. In combinatie met computersimulaties brengt dit astronomen tot de conclusie dat de stofdeeltjes in de ring worden gehouden door de zwaartekrachtswerking van twee planeten, een aan de binnenkant van de ring, de andere net buiten de ring.
Hun berekeningen geven ook een indicatie van de waarschijnlijke grootte van de beide planeten: groter dan de kleine planeet Mars, maar niet groter dan een paar keer de aarde. Opzienbarend, want dat is veel kleiner dan astronomen voorheen dachten. In 2008 gaf een opname van de Hubble-ruimtetelescoop de indruk dat de binnenste planeet groter was dan de gasreus Saturnus, de op een na grootste planeet van ons zonnestelsel. Bij latere waarnemingen met infraroodtelescopen was zo’n soort planeet echter onvindbaar.
Twijfelende astronomen
Dat laatste bracht sommige astronomen aan het twijfelen over het bestaan van de planeet op de Hubble-foto. Het was denkbaar dat de opname van de ruimtetelescoop kleine stofdeeltjes toonde die door de straling van de ster naar buiten waren geduwd en daarbij de structuur van de stofschijf vervaagden.
De ALMA-waarnemingen, op golflengten die langer zijn dan die van zichtbaar licht, brengen grotere stofdeeltjes in beeld – met afmetingen van een millimeter – die niet gevoelig zijn voor de stralingsdruk van de ster. Ze laten duidelijk zien dat de schijf scherpe randen heeft en sterk op een ring lijkt. Dat wijst erop dat er wel degelijk twee planeten aan het werk zijn.
“Met de combinatie van de ALMA-waarnemingen van de vorm van de ring en computermodellen kunnen we strikte grenzen opleggen aan de massa en baan van planeten in de buurt van de ring,” zegt onderzoeksleider Aaron Boley van de Universiteit van Florida. “De massa’s van deze planeten moeten gering zijn, omdat anders de planeten de ring zouden verwoesten,” voegt hij daaraan toe. Hun kleine afmetingen verklaren waarom de planeten bij eerdere infraroodwaarnemingen niet te zien waren, aldus de onderzoekers.
Het ALMA-onderzoek laat zien dat de breedte van de ring ongeveer 16 keer zo groot is als de afstand tussen de zon en de aarde en ongeveer zeven keer zo dun als breed. “De ring is nog smaller en dunner dan eerder gedacht,” zegt Matthew Payne van de Universiteit van Florida.
Koudste planeten tot nu toe
De afstand van de ring tot Fomalhaut is ongeveer 140 keer de afstand zon-aarde. Ter vergelijking: in ons zonnestelsel is de afstand van dwergplaneet Pluto tot de zon ongeveer 40 keer de afstand zon-aarde. “Door de kleine afmetingen van de planeten bij deze ring en hun grote afstand tot hun moederster, behoren zij tot de koudste planeten die tot nu toe bij een normale ster zijn opgespoord,” aldus Boley.
ALMA wordt nog sterker
De wetenschappers hebben het Fomalhaut-stelsel waargenomen in september en oktober 2011, toen slechts ongeveer een kwart van de 66 geplande ALMA-antennes beschikbaar was. Wanneer volgend jaar de bouw is voltooid, zal de telescoop nog veel krachtiger zijn. Toch was ALMA in de zogenoemde Early Science-fase al in staat om de kenmerkende structuur te tonen die bij eerdere waarnemingen op millimetergolflengten niet aan het licht kwam.
“ALMA mag dan nog in aanbouw zijn, het is nu al de krachtigste telescoop in zijn soort. Dit is nog maar het begin van een spannende nieuwe fase in het onderzoek van schijven en planeetvorming rond andere sterren,” besluit ESO-astronoom en teamlid Bill Dent.
Lees meer over ALMA op Kennislink:
Oeps: Onbekende tag `feed’ met attributen {"url"=>"https://www.nemokennislink.nl/kernwoorden/alma.atom", “max”=>"7", “detail”=>"minder"}