Onderzoek van twee masterstudenten van het Sterrenkundig Instituut Anton Pannekoek van de Universiteit van Amsterdam (UvA) heeft een nieuwe kijk opgeleverd op de structuur van de gas- en stofschijf rondom een zogeheten Herbig Be-ster. De metingen van de studenten – die werden begeleid door prof. dr. Rens Waters – hebben geleid tot een artikel in het wetenschappelijke tijdschrift Astrophysical Journal Letters.
Studenten Rik van Lieshout en Tullio Bagnoli voerden metingen uit op de sterrenwacht van La Palma (Canarische Eilanden). Dit deden zij in het kader van het onderdeel Observation Project van de masteropleiding Astronomy and Astrophysics van de UvA, waartoe zij eerst een waarneemvoorstel schreven. Ze bestudeerden de Herbig Be-ster MWC 147, een zeer jonge, pas gevormde ster in het overgangsgebied tussen zware en minder zware sterren. De massa van deze ster is ongeveer zes maal de massa van de zon. De vraag die de studenten wilden beantwoorden is of sterren veel zwaarder dan de zon in staat zijn om planeten te vormen.
Kleinere telescoop
Herbig Be-sterren zijn omgeven door een schijf met gas-en vaststofdeeltjes. De metingen, die Van Lieshout en Bagnoli deden met de Belgische Mercator-telescoop, geven een nieuwe kijk op de structuur van de gas- en stofschijf vlak bij de ster, op een ruimtelijke schaal veel kleiner dan de baan van Mercurius om de zon. In die schijf kunnen zich mogelijk planeten vormen. Observaties op deze schaal worden meestal gedaan met de grootste telescopen ter wereld.
Dankzij een nieuw instrument, ontwikkeld door medewerkers van de K.U. Leuven, konden de studenten deze metingen doen met een kleinere telescoop. Zo konden zij een beschrijving geven van de fysische eigenschappen van de gas- en stofschijf, onder andere van de geometrie en oppervlaktehelderheid.
Zuurstofatomen
‘De studenten vonden in het optische spectrum van de ster het signaal van zuurstofatomen,’ zegt hun begeleider prof. dr. Rens Waters. ‘Die zuurstofatomen moeten zich aan het oppervlak van de schijf bevinden. Het was meteen duidelijk dat de verdeling van die zuurstofatomen in de schijf heel bijzonder is en afwijkt van wat er meestal wordt gevonden bij sterren die een lagere massa hebben. We denken dat dat komt omdat het binnenste deel van de schijf geen stofkorrels bevat en volledig uit gas bestaat. De "binnenschijf" is daarom veel platter dan verder naar buiten gelegen delen van de schijf. Dit beeld klopt heel erg mooi met de analyses van de schijfstructuur die eerder door interferometrie van de ESO sterrenwacht in Chili waren bepaald. Het leuke is dat de studenten de schijfstructuur tot vrijwel het oppervlak van de ster wisten te traceren en dus via een slimme methode een scherper "beeld" van de schijf wisten te schetsen dan met de interferometer in Chili.’
Stofkorrels
De vraag is of sterren die veel zwaarder zijn dan de zon, in staat zijn om planeten te vormen. De vorming van rotsachtige planeten door de groei van stofkorrels lijkt in het binnenste, platte deel van de schijf rond MWC147 niet mogelijk, omdat daar geen stofkorrels kunnen bestaan als gevolg van de hoge temperatuur door de kleine afstand tot MWC 147. Dit platte deel van de schijf heeft een afmeting die ongeveer overeenkomt met de afstand tussen de zon en Mars in ons zonnestelsel. Een beter begrip van de vorming van planeten kan leiden tot meer inzicht in de vorming van ons zonnestelsel. Hiertoe moet ook de structuur van de gas- en stofschijf (de protoplanetaire schijf, waar die planeten in kunnen ontstaan) van andere sterren nauwkeurig in kaart worden gebracht.
Behalve door prof. dr. Rens Waters (hoogleraar Sterrenkunde aan de UvA en wetenschappelijk directeur van SRON Netherlands Institute for Space Research) werden de studenten begeleid door Gerrit van der Plas en Daan Meerburg (beiden promovendus aan het Anton Pannekoek Instituut van de UvA). Daarnaast droegen onderzoekers van het Instituut voor Sterrenkunde van de K.U. Leuven (België) bij aan de publicatie in Astrophysical Journal Letters.
Publicatiegegevens
T. Bagnoli, R. van Lieshout, L.B.F.M. Waters, G. van der Plas, B. Acke, H. van Winckel, G. Raskin en P.D. Meerburg: An inner gaseous disk around the Herbig Be star MWC 147, in: Astrophysical Journal Letters, 22 oktober 2010.