De Webb-ruimtetelescoop heeft een raadsel opgelost door een controversiële ontdekking te bevestigen die meer dan twintig jaar geleden door zijn voorganger Hubble is gedaan. In 2003 ontdekte Hubble een zware planeet bij een ster die bijna net zo oud was als het heelal. Zulke sterren bevatten slechts kleine hoeveelheden zware elementen, die de bouwstenen zijn van planeten. Dit impliceert dat er planeten zijn gevormd toen ons heelal nog heel jong was en dat die planeten – ondanks een gebrek aan ‘bouwmateriaal’ – de tijd hadden om te groeien. Maar hoe dan? Om deze vraag te beantwoorden, hebben astronomen Webb gebruikt om sterren te bestuderen in de Kleine Magelhaense Wolk, een nabij sterrenstelsel dat – net als het vroege heelal – een tekort aan zware elementen vertoont. De onderzoekers ontdekten niet alleen dat sommige van de sterren daar zijn omringd door planeet-vormende schijven, maar ook dat die schijven een langere levensduur hebben dan die rond jonge sterren in ons Melkwegstelsel (The Astrophysical Journal). In het vroege heelal werden sterren gevormd uit voornamelijk waterstof en helium, en heel weinig zwaardere elementen zoals koolstof en ijzer, zoals die bij latere supernova-explosies vrijkwamen. De huidige modellen voorspellen dat planeet-vormende schijven met zo weinig zwaardere elementen een korte levensduur hebben – zó kort zelfs dat de planeten die ontstaan niet erg groot kunnen worden. Maar Hubble heeft die planeten wel degelijk gezien, dus wat als die modellen niet kloppen en de schijven langer standhouden? Om dit idee te testen, heeft een team onder leiding van Guido De Marchi van het European Space Research and Technology Centre (ESTEC) in Noordwijk Webb gebruikt om spectra te verkrijgen van de jonge sterrenhoop NGC 346 in de Kleine Magelhaense Wolk, die eveneens een tekort aan zwaardere elementen vertoont. De Marchi: ‘We zien dat deze sterren inderdaad omgeven zijn door schijven en nog steeds bezig zijn om materiaal aan te trekken, zelfs op hun relatief hoge leeftijd van twintig tot dertig miljoen jaar. Dit bevestigt dat planeten rond deze sterren meer tijd hebben om zich te vormen en te groeien dan in nabije stervormingsgebieden in ons eigen Melkwegstelsel.’ Deze bevinding is in strijd met eerdere theoretische voorspellingen dat wanneer er heel weinig zwaardere elementen in het gas rond de schijf zitten, de schijf heel snel wordt wegblazen door zijn ster. Maar als een planeet-vormende schijf niet lang genoeg bestaat om stofdeeltjes de laten samenklonteren tot grotere brokstukken die uiteindelijk de kern van een planeet vormen, hoe kunnen er dan planeten ontstaan? De onderzoekers vermoeden dat er twee mogelijkheden zijn, wellicht in combinatie met elkaar. De eerste mogelijkheid heeft te maken met de stralingsdruk die een ster uitoefent om zijn schijf te kunnen wegblazen. Om deze druk effectief te laten zijn, zouden er elementen in het gas moeten zitten die zwaarder zijn dan waterstof en helium. Maar de sterrenhoop NGC 346 bevat tien keer zo weinig zware elementen als onze zon. Mogelijk hebben de sterren in deze sterrenhoop daardoor meer tijd nodig om hun schijf weg te vagen. De tweede mogelijkheid is dat als er weinig zwaardere elementen beschikbaar zijn, er een grotere gaswolk nodig is om een zonachtige ster te kunnen vormen. En een grotere gaswolk zal een grotere schijf produceren, die meer massa bevat en zich daarom minder makkelijk laat wegblazen. (EE) (Image credit: NASA, ESA, CSA, STScI, Olivia C. Jones (UK ATC), Guido De Marchi (ESTEC), Margaret Meixner (USRA)
