De instrumenten van NASA, met name de revolutionaire James Webb Ruimtetelescoop, hebben ongekende inzichten verschaft in de processen van hemellichaamvorming. Astronomen hebben een circumplanetaire schijf waargenomen die uitzonderlijk rijk is aan koolstof. Deze schijf omringt de jonge exoplaneet CT Cha b, die zich op een afstand van 625 lichtjaar van de Aarde bevindt. Dit specifieke object fungeert als een levend laboratorium, waardoor wetenschappers de mechanismen kunnen bestuderen die miljarden jaren geleden de basis legden voor de geboorte van manen in ons eigen zonnestelsel.
CT Cha b wordt geclassificeerd als een Super-Jupiter, een gasreus met een massa die ruwweg 17 keer groter is dan die van onze eigen Jupiter. De planeet draait om een T Tauri-ster, een type ster dat nog maar ongeveer 2 miljoen jaar oud is. Dit is slechts een oogwenk in kosmische termen, zeker als men bedenkt dat ons zonnestelsel al meer dan 4 miljard jaar bestaat. Dit opmerkelijke leeftijdsverschil stelt onderzoekers in staat om de vorming van satellieten vrijwel in realtime te observeren, alsof ze een blik werpen in het verre verleden.
Een cruciaal aspect van de ontdekking was de spectrale analyse, uitgevoerd met behulp van het MIRI-instrument (Mid-Infrared Instrument). Deze analyse onthulde een reeks complexe moleculen in de schijf. Hiertoe behoren onder meer acetyleen, benzeen, diacetyleen, propeen, ethaan en waterstofcyanide, naast koolstofdioxide. Deze chemische handtekening wijst op een duidelijke dominantie van koolstof in het materiaal dat bestemd is om manen te vormen.
Het is opvallend dat deze circumplanetaire schijf, die zich op ongeveer 74 miljard kilometer van de moederster bevindt, een chemische samenstelling vertoont die radicaal verschilt van de omringende circumstellaire schijf. In de circumstellaire schijf overheerst water, terwijl koolstof daar nauwelijks aanwezig is. Dit sterke contrast in chemie duidt op een snelle en ingrijpende chemische herstructurering van het systeem, die zich heeft voltrokken in slechts twee miljoen jaar tijd.
Hoewel er momenteel nog geen manen rond CT Cha b zijn geïdentificeerd, benadrukken wetenschappers zoals Gabriele Cugno van de Universiteit van Zürich en Sierra Grant van het Carnegie Institution for Science, dat de samenstelling van dit materiaal identiek is aan het materiaal waaruit de grote Jupiter-manen – zoals Io, Europa, Ganymedes en Callisto – vermoedelijk miljarden jaren geleden zijn ontstaan. Deze waarneming biedt de unieke kans om niet alleen theoretische modellen te bouwen, maar ook de fysieke en chemische processen die de geboorte van planetaire systemen sturen, direct te bestuderen.
Dit onderzoek, waarvan de resultaten zijn gepubliceerd in "The Astrophysical Journal Letters", opent een nieuw hoofdstuk in ons begrip van de dynamiek en chemie van circumplanetaire omgevingen. Door de koolstofverrijking in deze jonge schijf te bestuderen, verkrijgen wetenschappers waardevolle ijkpunten om te begrijpen hoe complexe structuren voortkomen uit primaire kosmische materie. Het Webb-team richt zich nu op het onderzoeken van andere jonge systemen om de verzamelde gegevens te vergelijken en de universele wetten van planeetvorming verder te verfijnen.