Een van de grootste kometen ooit komt onze kant op

De komeet Bernardinelli-Bernstein biedt een hele generatie astronomen de zeldzame kans om een bezoeker uit de verste uithoeken van het zonnestelsel te bestuderen.

Gepubliceerd 1 okt. 2021 11:51 CEST
Comet

In deze illustratie is de komeet Bernardinelli-Bernstein te zien, die naar schatting duizendmaal groter is dan een gemiddelde komeet.

Foto van Illustration by NOIRLab, NSF, AURA, J. da Silva (Spaceengine)

Op een afstand van bijna vierenhalf miljard kilometer van de zon – 29-maal verder dan de omloopbaan van de aarde – weerkaatste een minuscule flard zonlicht van een voorwerp dat richting onze kosmische omgeving snelde. Een ijzig voorwerp. En iets onvoorstelbaar ouds en groots.

Ongeveer vier uur later, bij het krieken van de dag op 20 oktober 2014, richtte een telescoop in de Atacamawoestijn in Chili zijn scherpe blik op de nachthemel en nam een reusachtige foto van het zuidelijke firmament, waarop de eerste glimp van het weerkaatste licht was te zien.

Maar het zou nog zeven jaar duren voordat onderzoekers het vreemde lichtvlekje konden identificeren als een bezoeker uit de begintijd van het zonnestelsel – en mogelijk de grootste komeet ooit die met moderne telescopen is waargenomen. Het object heet Bernardinelli-Bernstein en het bestaan ervan werd afgelopen juni bekendgemaakt. Astronomen hebben nu alle informatie die ze over het hemellichaam konden vergaren in een eerste wetenschappelijke beschrijving in The Astrophysical Journal Letters gepubliceerd.

“Mijn telefoon bleef maar overgaan – ik had niet verwacht dat de wetenschappelijke gemeenschap zó enthousiast op de ontdekking zou reageren,” zegt Pedro Bernardinelli, postdoctoraal onderzoeker aan de University of Washington. Hij ontdekte de komeet in de laatste weken van zijn promotieonderzoek aan de University of Pennsylvania, samen met zijn toenmalige mentor Gary Bernstein. “Al met al is het behoorlijk overweldigend geweest.”

Lees ook: Bizarre komeet uit ander zonnestelsel gespot

Volgens de laatste schattingen heeft de kern van de komeet – het eigenlijke hemellichaam – een doorsnede van zo’n 150 kilometer. Dat is verreweg de grootste schatting voor een komeet in tientallen jaren. Ter vergelijking: komeet 67P/Tsjoerjoemov-Gerasimenko, die tussen 2014 en 2016 werd onderzocht door de ESA-ruimtesonde Rosetta, heeft een diameter van niet meer dan vier kilometer.

“We schakelen over van kometen ter grootte van een stad naar kometen ter grootte van een eiland,” zegt Michele Bannister, een astronome van de University of Canterbury in Nieuw-Zeeland die niet bij de eerste publicatie over de komeet was betrokken. Komeet Bernardinelli-Bernstein behoort mogelijk zelfs tot de historische reeks ‘grote kometen’, waaronder een extreem heldere (en waarschijnlijk enorme) komeet die in 1729 door het binnenste zonnestelsel reisde.

Naarmate Bernardinelli-Bernstein de omgeving van de zon dichter zal naderen, zal de komeet steeds helderder worden en van onderen doordringen in het schijfvlak waarin de binnenste planeten om de zon draaien. Het moment waarop het gevaarte de aarde het dichtst zal naderen, valt op 21 januari 2031, wanneer het op een afstand van ruim anderhalf miljard kilometer van de zon zal staan – iets verder weg dan de gemiddelde omloopbaan van Saturnus. Daarna zal Bernardinelli-Bernstein beginnen aan zijn lange terugweg naar de uiterwaarden van het zonnestelsel, waarbij hij zeker tot in de jaren veertig van deze eeuw en mogelijk nog tientallen jaren langer zichtbaar zal blijven.

Afhankelijk van de hoeveelheid gas die de komeet uitstoot naarmate zijn ijzige oppervlak door de straling van de zon wordt verdampt, zou Bernardinelli-Bernstein zo helder aan de nachthemel kunnen stralen als Titan, de grootste maan van Saturnus. In dat geval zal de komeet in 2031 met een redelijke amateur-telescoop zichtbaar moeten zijn.

Maar Bernardinelli-Bernstein is ook bijzonder vanwege de enorme afstand waarop hij voor het eerst werd gespot. Het ijzige object is afkomstig uit de Oortwolk, een kolossale bolvormige nevel van kleinere hemellichamen die om de zon draait, op een afstand die duizenden malen groter is dan die tussen de aarde en de zon.

Astronomen hebben berekend dat deze komeet miljoenen jaren nodig heeft om één omloopbaan rond de zon te voltooien. Tot nu toe zijn nog maar drie van zulke ‘lange-periodekometen’ op hun weg van de Oortwolk naar het binnenste zonnestelsel ontdekt, en Bernardinelli-Bernstein werd al gespot toen hij zich nog op een afstand van zo’n 4,4 miljard kilometer van de aarde bevond – een record voor een komeet. Omdat het hemellichaam zó vroeg werd gespot, zal een hele generatie astronomen de kans krijgen om de mysteries van deze komeet te ontcijferen.

Een stipje licht

Bernardinelli-Bernstein trok de aandacht van de mensheid dankzij de buitengewoon gevoelige digitale camera die is geïnstalleerd op de Víctor M. Blanco-telescoop, met een spiegeldiameter van vier meter, die deel uitmaakt van het Cerro Tololo Inter-American Observatory in de Atacamawoestijn van Chili.

De camera was niet specifiek op zoek naar hemellichamen uit de verste uithoeken van het zonnestelsel. Het was het voornaamste instrument voor het verzamelen van gegevens voor de Dark Energy Survey, een langlopend project waarbij tussen 2013 en 2019 ruim 80.000 opnamen van grote stukken van de zuidelijke nachthemel werden gemaakt. Deze dataset is baanbrekend geweest in de zoektocht naar mogelijke verklaringen voor donkere energie, de mysterieuze kracht die verantwoordelijk wordt geacht voor de versnellende expansie van het universum. Maar opnamen die bedoeld zijn om donkere energie en andere kosmische fenomenen te bestuderen kunnen ook gebruikt worden om objecten dichterbij huis te ontdekken.

Lees ook: Vondst van zuurstof kan speurtocht naar buitenaards leven verstoren

Voor zijn promotieonderzoek maakte Bernardinelli gebruik van de opnamen van de Dark Energy Survey om voorbij de omloopbaan van Neptunus nog niet eerder ontdekte objecten in hun omloopbaan rond de zon op te sporen. Dat was geen eenvoudige taak. Elke afzonderlijke opname was zó omvangrijk dat hij in maximale resolutie een raster van 275 hoogwaardige tv-schermen zou beslaan. Bernardinelli doorzocht tienduizenden van deze opnamen op stipjes licht met een doorsnede van een paar pixels.

Om zijn speurtocht mogelijk te maken schreef Bernardinelli een computercode waarmee hij de beelden van de Dark Energy Survey kon doorzoeken op lichtvlekjes die zich tegen de onbeweeglijke achtergrond van afgelegen sterren verplaatsten. Na een halfjaar van complexe berekeningen op een cluster van circa tweehonderd computers van het Fermi National Accelerator Laboratory in Batavia, Illinois, hield Bernardinelli een dataset van 817 nieuw ontdekte objecten over waarvan de omloopbanen niet overeenkwamen met die van bekende hemellichamen in het zonnestelsel. Als laatste stap controleerden Bernardinelli en Bernstein de berekeningen van deze lijst eigenhandig om er zeker van te zijn dat de computercode zijn werk goed had gedaan.

Dat was ook het moment waarop ze het vreemde object opmerkten: een hemellichaam met een helderheid die vergelijkbaar was met die van werelden van zo’n 150 kilometer doorsnede. Het object bevindt voorbij de omloopbaan van Neptunus maar had een sterk afwijkende omloopbaan, wat erop wees dat het voorwerp afkomstig was uit een regio die duizenden miljarden kilometers van de zon verwijderd was, zoals dat bij lange-periodekometen gebruikelijk is.

Het opsporen van de komeet was “een echte speld-in-een-hooiberg-kwestie,” zegt Bernstein. “Maar we zijn erin geslaagd om het object te vinden, als een kleine kers op de taart!”

Bekijk de reis van twee ruimtesondes naar de uiterste rand van ons zonnestelsel

Turen naar Bernardinelli-Bernstein

Bernardinelli en Bernstein stuurden hun bewijzen voor de komeet op naar het Minor Planet Center in Cambridge, Massachusetts, de organisatie die de omloopbanen van kometen, asteroïden en andere kleinere hemellichamen in het zonnestelsel registreert en benoemt. Op 19 juni bevestigde het centrum dat het object een nieuwe ontdekking was. Vijf dagen later werd bekend dat het om een komeet ging, die de naam Bernardinelli-Bernstein kreeg toegewezen.

Het nieuws van de ontdekking verspreidde zich als een lopend vuurtje. Binnen enkele dagen begonnen astronomen in de hele wereld hun telescopen op het aansnellende object te richten en hun archieven door te spitten op eventuele eerdere opnamen van het gevaarte die ze over het hoofd hadden gezien. Al snel ontdekten onderzoekers de komeet in archiefopnamen die teruggingen tot 2010, waardoor de baan van Bernardinelli-Bernstein nog nauwkeuriger kon worden berekend.

Binnen 24 uur na de bekendmaking konden meerdere teams bevestigen dat de komeet genoeg stof en gas uitstootte om een zichtbare coma of ‘staart’ te produceren, ook al bevond hij zich nog op een afstand van meer dan drie miljard kilometer van de zon.

Kometen beginnen pas aanzienlijke hoeveelheden stof en gas uit te stoten als ze dichter bij de zon komen en door onze ster worden opgewarmd. Op het ijzige oppervlak van de komeet beginnen dan stoffen te sublimeren, dat wil zeggen dat ze van een bevroren toestand meteen overgaan in gasvorm. Maar Bernardinelli-Bernstein lijkt rijk te zijn aan ‘vluchtige’ bestanddelen die gassen produceren en al beginnen te sublimeren in de ijskoude ruimte voorbij de omloopbaan van Neptunus. Uit observaties blijkt dat het object in het verre verleden niet veel tijd in het binnenste zonnestelsel kan hebben doorgebracht, waardoor het om een veelbelovend ongerept hemellichaam gaat.

Lees ook: Hoe een interstellaire planeet steeds beter in beeld komt

Andere informatie over de coma van de komeet kon worden afgeleid uit beelden die in 2018 en 2020 waren gemaakt door TESS, een ruimtetelescoop van de NASA die op jacht is naar exoplaneten. Vreemd genoeg was de komeet op beelden van TESS veel helderder dan in de gegevens van de Dark Energy Survey. Het team realiseerde zich dat elke pixel in de opnamen van TESS een veel groter stuk van de nachthemel besloeg dan in de Dark Energy Survey, wat betekende dat Bernardinelli-Bernstein een zeer ijle maar reusachtige staart achter zich liet.

Bernardinelli en Bernstein keken opnieuw naar de data van de Dark Energy Survey, waarbij ze talloze beelden van de komeet op elkaar ‘stapelden’ om te proberen de coma te identificeren. Uiteindelijk ontdekten ze diep in hun gegevens een extreem vaag signaal: de komeet was al op een afstand van 3,9 miljard kilometer van de zon – bijna veertig procent verder weg dan de gemiddelde omloopbaan van Uranus – begonnen met het uitstoten van gassen. Door te achterhalen hoe de coma in de loop der tijd was veranderd en hoeveel helderder de komeet was geworden naarmate hij de zon naderde, kon Bernardinelli’s team een voorlopig computermodel opstellen waarmee de chemische bestanddelen van de komeet werden geïdentificeerd. Omdat het zonlicht op deze enorme afstand van onze thuisster extreem zwak is, was het duidelijk dat de komeet hetzij kooldioxide hetzij stikstofgas uitstootte, zo concludeerde het team.

“Is dat niet supercool? We kunnen een voorwerp observeren dat zich een half zonnestelsel van ons vandaan bevindt (...) en toch kunnen we zulke duidelijke uitspraken over de samenstelling ervan doen,” zegt Ben Montet, een planetoloog van de University of New South Wales in Sydney en een van de auteurs van de nieuwe studie die is gespecialiseerd in TESS-data. “Het is verbluffend wat je kunt afleiden uit een relatief klein aantal fotonen.”

Bekijk ook deze prachtige foto's van kometen:

Heldere toekomst

Nu al denken wetenschappers na over de technologieën die nodig zouden zijn om een ruimtesonde naar Bernardinelli-Bernstein te sturen. Voorlopig is er geen officiële missie in de maak, maar als de ruimtevaartorganisaties van de wereld snel zijn, zouden ze de komeet in 2033 kunnen onderscheppen, mits ze hun sonde niet later lanceren dan 2029.

Onderzoekers werken inmiddels ook hard aan het ontcijferen van het verleden van de komeet, waarbij ze zich afvragen hoezeer het object op eerdere reizen door het zonnestelsel door onze thuisster is veranderd. Het team van Bernardinelli en Bernstein heeft berekend dat het gevaarte in 2031 dichter bij de zon komt dan op z’n minst in de laatste drie miljoen jaar.

Maar het is zeer lastig om nóg verder terug te kijken. Kometen uit de Oortwolk bevinden zich op zó’n kolossale afstand van de zon dat ze in hun omloopbanen zelfs een zetje kunnen krijgen van passerende sterren, waardoor in de computermodellen van hun banen ook rekening gehouden moet worden met de beweging van naburige sterren in de Melkweg. Nieuwe gegevens wijzen op de invloed van één bijzonder verstorende ster, die elke poging om de omloopbaan van Bernardinelli-Bernstein rond de zon te berekenen, in de war kan schoppen.

Sinds enige tijd weten onderzoekers dat een ster die vergelijkbaar is met onze zon (en de aanduiding HD 7977 heeft gekregen) 2,8 miljoen jaar geleden vlak langs ons zonnestelsel scheerde. Maar niemand weet precies welke baan de bezoeker daarbij heeft gevolgd. In een nieuw onderzoek dat is voorgelegd aan het tijdschrift Astronomy & Astrophysics, schrijven de onderzoekers Pjotr Dybczyński en Sławomir Breiter van de Poolse Adam Mickiewicz-Universiteit te Poznan dat we niet eens weten van welke kant HD 7977 langs het zonnestelsel vloog.

Die onzekerheid betekent dat de aantrekkingskracht van de ster op de Oortwolk niet goed kan worden berekend, wat weer belangrijke gevolgen kan hebben voor de berekening van het tijdstip waarop Bernardinelli-Bernstein voor het laatst in de buurt van de zon is gekomen.

Naarmate de komeet steeds dichter bij de zon komt, zou uit observaties een andere omvang van het gevaarte kunnen blijken. De schatting van zijn doorsnede, 150 kilometer, is gebaseerd op zijn huidige helderheid en op computermodellen van de hoeveelheden gas en stof die hij uitstoot. Maar berekeningen van de omvang van een komeet die op deze methode berusten, zijn problematisch. Als de uitstoot van de komeet niet volledig in de computermodellen wordt verwerkt, kan de kern van het object groter lijken dan hij in werkelijkheid is.

“Ze hebben ongelooflijk knap werk geleverd, maar ik denk dat uiteindelijk zal blijken dat deze komeet heel wat kleiner is dan de oorspronkelijke schatting,” zegt Luke Dones, komeetdynamicus aan het Southwest Research Institute in Boulder, Colorado.

Het goede nieuws is dat Bernardinelli-Bernstein de astronomen van de wereld een zeldzame luxe biedt: tijd. Het Vera C. Rubin Observatory in Chili, dat volgens de planning in 2023 online komt, zal in staat zijn om het object op z’n minst nog tien jaar te volgen, zo niet langer. In de loop van die tijd zal deze uiterst geavanceerde telescoop ons een revolutionair nieuw beeld van het zonnestelsel presenteren – en waarschijnlijk ook meer kometen als Bernardinelli-Bernstein ontdekken.

Terwijl de pas ontdekte komeet op weg naar het binnenste zonnestelsel is, zullen wetenschappers en mensen in de hele wereld hun telescopen op de nachthemel kunnen richten en deze buitengewone bezoeker kunnen observeren: een reusachtige ijsbal die een immens lange staart van stof en gas achter zich laat. “Het zal een spectaculair gezicht zijn,” zegt Montet.

Dit artikel werd oorspronkelijk gepubliceerd in het Engels op nationalgeographic.com

Lees meer

Ontdek Nat Geo

  • Dieren
  • Milieu
  • Geschiedenis en Cultuur
  • Wetenschap
  • Reizen
  • Fotografie
  • Ruimte
  • Video

Over ons

Abonnement

  • Abonneren
  • Schrijf je in
  • Shop
  • Disney+

Volg ons

  • Gebruiksvoorwaarden
  • Privacyverklaring
  • Cookiebeleid
Copyright © 1996-2015 National Geographic Society. Copyright © 2015-2017 National Geographic Partners, LLC. Alle rechten voorbehouden.