Stof dringt overal door, vooral de vele rond jonge sterren. Maar als het gaat om de aanwezigheid van stof in de interplanetaire ruimte rond volwassen sterren zoals de zon, blijken ze de beste omstandigheden te bieden voor het zoeken en direct observeren van exoplaneten.
"Stof is een stok aan beide kanten als het gaat om het observeren van verre planeten", zegt Brtran Mennesson van NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Californië. "De aanwezigheid van stof kan duiden op de aanwezigheid van planeten, maar door te veel stof kunnen ze niet worden waargenomen."
Gebruikmakend van de Keck Interferometer (voorheen een NASA-project), samen met twee dubbele 10-meter telescopen voor optische infraroodobservaties geïnstalleerd in het Keck Observatory, dat is gelegen op de top van Mauna Kea, Hawaii, gedurende 2008-2011. toegestaan om 50C-achtige sterren te bestuderen, en het bleek dat ongeveer de helft van hen een laag warm stofgehalte had. De resultaten van deze studie, evenals de implicaties voor het bestuderen van buitenaardse werelden, zullen worden gepubliceerd in de online publicatie van Astrophysical Journal op 8 december.
Twee 10-meter dubbele telescopen geïnstalleerd in het Keck-observatorium
Tegenwoordig kunnen veel exoplaneten direct worden waargenomen vanuit grond- en ruimtewaarnemingscentra, maar deze exoplaneten hebben koude banen die veraf staan van de ouderster. Het gebruik van een combinatie van geavanceerde instrumenten en moderne beeldverwerkingstechnieken kan de schittering van de doelster (die de exoplaneet anders zou kunnen verbergen voor ons) blokkeren en nieuwe buitenaardse werelden ontdekken (grote gasreuzen). Om echter de kleine rotsachtige werelden binnen de bewoonbare zone van sterren te zien, moet er een nieuwe technologische doorbraak plaatsvinden om deze compacte werelden te onderscheiden. Zodra dit is bereikt, krijgen astronomen de kans om kleine "residentiële" exoplaneten direct te observeren.
"Als we de schittering van de ster niet blokkeren, worden we blind en kunnen we de planeten niet onderscheiden", zegt coauteur Raphael Millan-Gabe van het California Institute of Technology, gevestigd in Pasadena, die vaak samenwerkt met NASA om exoplaneten te visualiseren.
De bewoonbare zone rond de ster is een gebied waarin water in vloeibare vorm (indien aanwezig) op het oppervlak van een kleine rotsachtige wereld kan blijven. Tegelijkertijd moet de temperatuur van deze wereld "niet te heet" zijn, maar ook "niet te koud". Daarom wordt deze regio vaak de "Goldilocks-zone" genoemd. De aarde bevindt zich in het midden van de goudlokale zone van onze ster en is de enige bekende planeet in het heelal die leven heeft. Daarom is vloeibaar water een kritieke voorwaarde voor de evolutie van het leven in de vorm waarin we het kennen.
Maar in een poging om de bewoonbare zones rond andere sterren beter te begrijpen, kan warm stof een ernstig obstakel vormen. Hoewel de aanwezigheid ervan bouwstenen kan zijn voor de rotsachtige werelden, kan het stof zelf het licht van deze exoplaneten reflecteren, waardoor de complexiteit van hun directe waarneming toeneemt.
Materiaal "stroomt" van koudere stofriemen in een warme riem.
Aan de hand van gegevens van de Keck Interferometer ontdekten de onderzoekers dat sterren, zoals de zon, koude stofbanden hebben in hun afgelegen gebieden, maar behalve dat ze ook warme stofbanden in hun woongebieden hebben. Aan de andere kant, als de ster geen koude stofriem heeft, dan heeft deze geen warme riem. Dit is de eerste keer dat een dergelijk patroon is vastgesteld. Sterren zonder een koude stofriem hebben dus minder warm stof en zijn daarom de beste kandidaten om te zoeken naar buitenaardse werelden.
"We willen vermijden te zoeken naar planeten die" begraven liggen in het stof "," zei Mennesson. "Stof gloeit in het infrarood en reflecteert het zichtbare sterrenlicht, zodat het het licht van de planeet blokkeert."
Dit patroon verklaart ook waarom alle volwassen sterrensystemen een warme stofriem hebben. De stoffige interplanetaire omgeving rond de jonge sterren is gemengd - de overblijfselen van de vorming van planeten, de planeten zelf, kometen en asteroïden veroorzaken veel stof. Maar in volwassen sterrenstelsels zoals ons zonnestelsel, bezinkt dit warme stof en vormt het planeten in stabiele banen. Zo vonden de onderzoekers een dynamische verbinding tussen de externe (gekoelde) en interne (warme) stofriemen rond volwassen sterren.
"De buitenste riem brengt het materiaal op de een of andere manier over naar de binnenste warme riem", zegt Jeff Bryden van het Jet Propulsion Laboratory en co-auteur van het onderzoek. "Deze overdracht van materie kan worden verklaard door een soepele overgang van de substantie van de buitengrenzen naar de binnenkant, of ten koste van een groter aantal kometen."
