Een baanbrekend onderzoek werpt nieuw licht op de mysterieuze oorsprong van vrij rondzwervende hemellichamen die meer massa hebben dan de meeste planeten, maar lichter zijn dan sterren. Dergelijke objecten worden ‘free-floating planetary-mass objects’ of kortweg PMO’s genoemd. Onder leiding van Deng Hongping van de sterrenwacht van Shanghai (China) heeft een internationaal team van astronomen aan de hand van computersimulaties het vormingsproces van deze objecten nagebootst. De resultaten wijzen erop dat PMO’s rechtstreeks ontstaan bij botsingen tussen circumstellaire schijven in jonge sterrenhopen (Science Advances). PMO’s zijn kosmische nomaden die niet aan een ster gebonden zijn en vrij door de ruimte zwerven. Hun massa’s zijn kleiner dan dertien keer die van de planeet Jupiter en ze zijn vaak te vinden in jonge sterrenhopen, zoals de Trapezium-cluster in de Orionnevel. Hoewel veel van deze objecten zijn ontdekt, is nog maar weinig bekend over de manier waarop ze ontstaan. Volgens eerdere theorieën zouden het mislukte sterren of planeten kunnen zijn die aan de zwaartekracht van hun moederster zijn ontsnapt. Maar deze modellen kunnen niet verklaren waarom ze zo talrijk zijn en waarom ze vaak paren vormen. ‘PMO’s passen niet netjes in de bestaande categorieën van sterren of planeten,’ aldus Deng. ‘Onze simulaties laten zien dat ze waarschijnlijk door een heel ander proces ontstaan – een proces dat samenhangt met de chaotische dynamiek van jonge sterrenhopen.’ Met behulp van hun computersimulaties hebben de onderzoekers botsingen tussen circumstellaire schijven nagebootst – draaiende ringen van gas en stof rond jonge sterren. Wanneer zulke schijven met snelheden van enkele kilometers per seconde met elkaar in botsing komen, rekken hun zwaartekrachtinteracties het gas uit en vormen zich zogeheten getijdebruggen. Deze vallen uiteindelijk weer uiteen in dichte filamenten, die vervolgens tot compacte kernen verbrokkelen. Wanneer deze filamenten een kritische massa bereiken, produceren ze PMO’s met ongeveer tien keer zo veel massa als Jupiter. Verder laten de simulaties zien dat tot wel veertien procent van de PMO’s in groepjes van twee of drie ontstaan, op onderlinge afstanden van zeven tot vijftien astronomische eenheden, wat het grote aantal PMO-paren in sterrenhopen verklaart. Het feit dat in de drukke omgeving van zo’n sterrenhoop vaak botsingen tussen circumstellaire schijven optreden, kan verklaren waarom er zo veel PMO’s zijn waargenomen. Anders dan ontsnapte planeten bewegen PMO’s synchroon met de sterren van de sterrenhoop waar ze deel van uitmaken. Hun samenstelling komt overeen met die in de buitendelen van een circumstellaire schijf, waar zware elementen schaars zijn. Vaak zijn de kosmische nomaden ook omgeven door gasschijven met diameters tot wel 200 astronomische eenheden, wat kan betekenen dat zich manen of zelfs planeten rond deze bijzondere objecten kunnen vormen. (EE) (Image credit: Deng Hongping)
