Late groeispurt van jonge sterren maakt vorming van reuzenplaneten toch mogelijk
Brussel, 3 december 2025 – Door de snelheid waarmee jonge sterren groeien te meten, ontdekten astronomen dat jonge sterren, in tegenstelling tot eerdere verwachtingen, veel sneller groeien in de latere stadia van hun vorming dan in het begin. Net als bij mensen ondergaan sterren van middelgrote massa een groeispurt en hebben ze een enorme eetlust in hun jeugd. Deze ontdekking, gerapporteerd door een internationaal team onder leiding van Sean Brittain van Clemson University (VS), en met René Oudmaijer van de Koninklijke Sterrenwacht van België, lost een lang bestaand probleem op met reuzenplaneten die routinematig worden gedetecteerd rond sterren van middelgrote massa, maar volgens theorie niet zouden moeten bestaan.
Jonge sterren beginnen hun leven omringd door een schijf van gas en stof. In de afgelopen 40 jaar hebben astronomen vastgesteld dat het materiaal in deze schijf geleidelijk op de jonge ster valt terwijl deze groeit en volwassen wordt. De schijf wordt geïoniseerd door straling van de ster, waardoor hij zich verspreidt, zoals een klomp klei op een pottenbakkersschijf. Een deel van dit materiaal valt op de ster, een deel wordt weggeblazen en een deel vormt planeten. Naarmate de schijf verdwijnt, neemt ook de snelheid waarmee materiaal op de ster valt af. Uiteindelijk bereikt de ster zijn definitieve massa en stopt de vorming van nieuwe planeten.
Deze afbeelding combineert gegevens van Webb’s waarnemingen in het nabije en midden-infrarood van de Zuilen van de Schepping, inclusief duizenden sterren die zichtbaar zijn in nabij-infrarood licht, en al het stof dat opvalt in midden-infrarood licht. Bekijk de afbeelding in detail. (https://science.nasa.gov/asset/webb/pillars-of-creation-nircam-and-miri-composite-image/)
NASA, ESA, CSA, STScI; Beeldverwerking: Joseph DePasquale (STScI), Alyssa Pagan (STScI), Anton Koekemoer (STScI).
Deze theorie verklaart de vorming van sterren zoals de zon heel goed, maar heeft problemen met waarnemingen van jonge sterren die iets massiever zijn. Deze sterren bleken veel sneller te groeien dan verwacht.
Hoe kunnen astronomen de groeisnelheid van sterren meten? Zoals professor Sean Brittain uitlegt: “Wanneer materiaal op een ster valt, komt er veel energie vrij, net zoals wanneer je een stoel laat vallen: hij maakt geluid of breekt zelfs. In het geval van groeiende sterren is de vrijgekomen energie veel groter. We zien dit als extra straling en dit stelt ons in staat om de te bepalen hoe snel sterren in massa groeien.”
Het team onderzocht jonge sterren, ook wel Herbig-sterren genoemd, die heter en massiever zijn dan onze zon. Hun accretiesnelheid was al goed bestudeerd en bleek – zoals verwacht – af te nemen naarmate de sterren ouder worden en hun volledige volwassenheid bereiken. Dit betekende echter ook dat de sterren nog sneller groeien in hun vroegere fasen dan nu wordt waargenomen.
Dr René Oudmaijer van de Koninklijke Sterrenwacht van België zegt: “Dit impliceerde dat de schijven rond deze sterren aanvankelijk zeer massief moesten zijn. Dit levert een proleem op, omdat zulke massieve schijven instabiel zijn en uiteenvallen voordat planeten zelfs maar de kans krijgen om te vormen.”
Recente onderzoeken identificeerden sterren die gaan evolueren tot Herbig-sterren, wat het team ertoe bracht te onderzoeken hoe de accretiesnelheden van deze jongere objecten verschilden van die van Herbig-sterren. Wat ze vonden was onverwacht, zoals teamlid Dr Gwendolyn Meeus van de Universidad Autónoma de Madrid opmerkt: “In plaats van hogere accretiesnelheden vonden we waarden die tot 30 keer lager waren dan die van Herbig-sterren. Dit zou het massaprobleem oplossen, omdat de schijf niet zo massief hoeft te zijn bij het begin.” Maar dit leverde weer een ander probleem op, zoals Brittain vervolgt: “De theorie voorspelt dat sterren na verloop van tijd minder materiaal accreteren, niet meer. Deze nieuwe bevinding vereist een verklaring op basis van solide fysica als we ons huidige denken willen veranderen.”
Het team ontdekte dat er tot nu toe één belangrijk ingrediënt ontbrak in de modellen. De zogenaamde Herbig-sterren hebben hoge temperaturen, maar hun voorlopers beginnen veel koeler. Het zijn juist de stertemperaturen die de schijven beïnvloeden en bepalen hoe snel ze hun materiaal verliezen aan de ster. Een ster die heter wordt, zal geleidelijk veel meer ultraviolette straling uitzenden. Dit ioniseert op zijn beurt het gas in de circumstellaire schijven, wat resulteert in een steeds grotere accretie op de ster, en dus een snellere groei.
Het lang bestaande mysterie dat reuzenplaneten rond sterren van middelgrote massa werden waargenomen, maar niet voorspeld, lijkt met dit werk te zijn opgelost. “Inderdaad”, concludeert Josh Kern van Clemson University, “deze onverwachte late groeispurt opent de mogelijkheid dat reuzenplaneten toch gevormd worden in de vroege stadia, wanneer de sterren nog veel koeler zijn.”
De studie is in the Astronomical Journal gepubliceerd.
Het artikel:
Brittain et al., “Evolution of the Accretion Rate of Young Intermediate Mass Stars: Implications for Disk Evolution and Planet Formation “, The Astronomical Journal, DOI: 10.3847/1538-3881/ae1a42, gepubliceerd online.