Dit is de eerste keer dat men er in slaagde om de aanwezigheid van waterijs, koolzuurijs en koolmonoxide-ijs in een schijf van stof en gas rond een jonge ster onomstotelijk vast te stellen. Deze ontdekking helpt sterrenkundigen om te begrijpen hoe moleculen, stof en gas in zo’n schijf uiteindelijk ook rond andere sterren leiden tot de vorming van planeten zoals die in ons eigen zonnestelsel.

De groep sterrenkundigen bestond uit Klaus Pontoppidan, Ewine van Dishoeck, Fred Lahuis (allen Sterrewacht Leiden), Kees Dullemond (Heidelberg, Duitsland), Geoff Blake, Adwin Boogert (beiden Pasadena, V.S.) en Jacqueline Kessler-Silacci (Austin, V.S.). Ze maakten gebruik van apparatuur aan boord van de Spitzer Ruimte-Telescoop van de NASA, die bij uitstek geschikt is om de zeer zwakke warmtestraling (infraroodstraling) van lichamen in het heelal te meten. Sinds zijn ingebruikname minder dan een jaar geleden hebben de camera’s van de Spitzer honderden hemellichamen onthuld die te zwak, te koud of te ver zijn om met andere middelen te zien.

Ons eigen zonnestel is ruim viereneenhalf miljard jaar oud en er is nog maar weinig over van het materiaal waaruit de planeten gevormd zijn. We denken echter dat ons zonnestelsel, toen het nog maar een paar honderdduizend haar oud was, er net zo uitzag als nu de schijf rond de ster, die slechts onder de technische naam CRBR 2422.8-3423 bekend staat. De schijf heeft dezelfde afmeting. De centrale ster is klein en waarschijnlijk stabiel genoeg om te zijner tijd het bestaan van een waterrijke wereld zoals de aarde gedurende miljarden jaren mogelijk te maken, meent Dr. Klaus Pontoppidan.

Sterrenkundigen hebben al eerder ijsbrokjes of stofdeeltjes met een ijslaagje gevonden in de omhulsels van jonge, zich nieuw vormende sterren. Maar het was nog niet eerder mogelijk om onderscheid te maken tussen het ijs op grote afstand van de ster en het materiaal veel dichter bij de ster waaruit planeten zich vormen. Pontoppidan en zijn collega’s konden dat nu voor het eerst wel doen door een slimme methode te combineren met de gevoeligheid van de Spitzer. Om het voorkomen en de eigenschappen van ijs in de ruimte vast te stellen maakt men gebruik van het feit dat dit het licht van een er achter gelegen ster absorbeert op golflengten in het infrarood-gebied, die karakteristiek zijn voor de soort ijs. De mate van absorptie verraadt hoeveel ijs er is. Die meting is niet makkelijk. Immers, als men de schijf van stof, gas en ijs van opzij beschouwt, wordt alle licht van de ster geabsorbeerd en ziet men de schijf of helemaal niet of op zijn best als een donkere veeg in silhouet. Als men de schijf van boven bekijkt, komt het heldere sterlicht rechtstreeks bij ons, en zien we de donkere schijf evenmin, ook niet in absorptie.

Op deze animatie is een jonge ster van verschillende gezichtpunten te zien. Zie onderstaande links voor meer uitleg.

Bron: C. Dullemond (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg), K. Pontoppidan (Leiden Observatory)

Door nauwkeurige modelberekeningen kwamen Pontoppidan, Dullemond enanderen tot het vermoeden dat men zo’n schijf echter wel zou kunnen zien als men een systeem kon vinden waar het sterlicht ons scherend over de rand van de schijf bereikte. Ze kwamen tot de slotsom dat dit het geval zou zijn voor een schijf die wij vanuit onze positie in de ruimte onder een hoek van ongeveer twintig graden zouden zien. In zo’n systeem bereikt het sterlicht ons juist voldoende verzwakt om de absorptie goed te kunnen zien, zoals het licht van de opkomende Zon, scherend over het land, door nevel verzwakt maar niet verduisterd wordt. De verzwakking van het sterlicht wordt mede veroorzaakt door de absorpties die het ijs verraden.

“We schoten precies raak,” zegt Pontoppidan. “Onze modelberekeningen voorspelden dat het zoeken naar ijs in schijven rond sterren vooral een kwestie is het vinden van een object met precies de goede oriëntatie. De Spitzer heeft de juistheid van die stelling bewezen.”