Jonge sterren, vergelijkbaar met onze zon, worden niet in een leegte geboren. Rondom hen draaien dichte schijven van gas en stof - ware kosmische wiegen waar planeten geboren worden. Maar het gas, het belangrijkste bouwmateriaal voor de atmosferen van reuzen zoals Jupiter en Saturnus, is niet eeuwig. Het ontsnapt geleidelijk en het venster van mogelijkheden sluit zich snel.
Nieuwe waarnemingen van de James Webb Ruimtetelescoop, die 72 jonge sterrenstelsels bestreken, hebben voor het eerst laten zien hoe dit precies gebeurt in verschillende levensfasen van protoplanetaire schijven. Het onderzoek, waarvan de resultaten zijn gepubliceerd in The Astronomical Journal, werd geleid door Naman Bajaj van de Universiteit van Arizona. Onder de co-auteurs bevindt zich SETI Instituut-wetenschapper Uma Gorti, die decennialang de processen van verstrooiing van dergelijke schijven heeft bestudeerd.
De gegevens van het MIRI-instrument van de Webb-telescoop werden een soort filmrol: elk systeem is een frame in de film over de eerste miljoenen jaren van planetaire evolutie. In de jongste schijven, waar nog actief materie op de ster valt, domineren krachtige jets en brede winden. Ze worden aangedreven door magnetische velden die de schijf doordringen. Moleculaire waterstof - het meest voorkomende molecuul in deze gebieden - en geïoniseerd neon helpen wetenschappers de stromen te volgen die massa en impulsmoment afvoeren.
Na verloop van tijd verandert het beeld. Wanneer de stroom van materie naar de ster afneemt, verstommen de jets en worden de winden overwegend atomair. De hoogenergetische straling van de ster zelf - ultraviolet en röntgenstraling - dringt door het ijler wordende gas, verhit het en zorgt ervoor dat het wegvliegt. Dit proces, bekend als foto-evaporatie, krijgt een steeds grotere rol. Het is precies dit proces dat Gorti lang heeft bestudeerd, en nu bevestigen de waarnemingen hoe de theorie aansluit bij de werkelijkheid in tientallen systemen.
"Planeetvorming is een race tegen de klok", merkte Bajaj op. "Gasreuzen zoals Jupiter moeten hun massieve atmosferen verzamelen terwijl de schijf nog dicht genoeg is om ze te leveren, voordat winden en jets dit ruwe materiaal de ruimte in blazen."
Gorti voegt toe: de verstrooiing van de schijf stelt de fundamentele klok. Zodra het gas verdwijnt, is de mogelijkheid om gasrijke planeten te bouwen vrijwel voorbij. In 66 van de 72 schijven zagen de wetenschappers uitgebreide uitstromen van moleculaire waterstof en geïoniseerd neon. Conische moleculaire winden werden ontdekt in 46 systemen, snelle neon-jets in 40. Elk systeem met een neon-jet vertoonde ook sporen van wind in waterstof of zuurstof.
Deze gegevens zetten eerder werk van dezelfde groep voort. In 2024 werd met Webb gefotografeerd hoe gas uit de schijf rond de jonge ster T Cha ontsnapt. Nu is de schaal gegroeid tot tientallen objecten en wordt duidelijk: geen enkel mechanisme werkt alleen. Systemen gaan over van een fase met sterke magnetische jets naar een tijdperk van atomaire winden, inclusief foto-evaporatie.
In het verschiet liggen nauwkeurige metingen van hoeveel gas precies wordt afgevoerd en uit welke zones van de schijf. Dit zal helpen begrijpen niet alleen hoe snel het venster voor reuzen sluit, maar ook waar precies verschillende soorten planeten zich weten te vormen. Voorlopig herinneren de waarnemingen ons eraan: in het universum is alles op verbazingwekkende wijze met elkaar verbonden. Gigantische stromen, magnetische velden, straling van jonge sterren en subtiele chemische sporen werken samen om omstandigheden te creëren waarin soms werelden zoals de onze geboren worden. We leven in een kosmos waar zelfs de geboorte van planeten een dramatische race van miljoenen jaren is, en de Webb-telescoop laat ons voor het eerst toe om die in al zijn grootsheid te zien.
