Aarde heeft nog twee verborgen 'manen'

De maan is niet de enige satelliet die rond de aarde draait. Na meer dan een halve eeuw van speculaties en controverses hebben Hongaarse astronomen het bestaan bevestigd van twee ‘manen’ die rond de aarde draaien en geheel uit stof bestaan.

Zoals ze in het tijdschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Societyschrijven, wisten de leden van het onderzoeksteam opnamen te maken van de mysterieuze wolken, die op ongeveer dezelfde alfstand als die van de maan (vierhonderdduizend kilometer) rond de aarde draaien.

Eerder hadden onderzoekers de aanwezigheid van meerdere natuurlijke satellieten rond de aarde berekend, maar de stofwolken zelf werden pas in 1961 geobserveerd, toen de Poolse astronoom Kazimierz Kordylewski er een glimp van wist op te vangen. Maar zelfs toen werd het bestaan van de wolken – die naar de astronoom zijn genoemd – in twijfel getrokken.

“De Kordylewski-wolken behoren tot de objecten in de ruimte die het lastigst zijn te spotten en hoewel ze zich op dezelfde afstand van de aarde bevinden als maan, zijn ze door astronomen grotendeels over het hoofd gezien,” zegt Judit Slíz-Balogh, astronome aan de Hongaarse Eötvös Loránd-universiteit en medeauteur van de nieuwe studie. “Het is fascinerend om te kunnen bevestigen dat er naast de maantrawant nog twee stoffige pseudo-satellieten rond onze planeet draaien.”

Volgens het nieuwe onderzoek hebben de Kordylewski-wolken elk een breedte van 15 bij 10 booggraden, wat gelijkstaat aan een afstand in maanschijven in de nachthemel van dertig bij twintig . Dat betekent dat ze in de ruimte een volume van 72.000 bij 104.000 kilometer in beslag nemen – bijna negenmaal groter dan de aarde zelf.

De wolken zelf zijn dus enorm, maar de afzonderlijke stofdeeltjes waaruit ze bestaan, zijn volgens schattingen niet groter dan enkele micrometers (duizendste millimeters). Zonlicht wordt door deze deeltjes weerkaatst, waardoor de wolken heel zacht gloeien – vergelijkbaar met de driehoekige gloed van het zodiakaal licht dat ontstaat door verspreide stofdeeltjes die tussen de omloopbanen van de planeten hangen.

Deze satellietwolken zijn tot nu toe in de duisternis van de ruimte verborgen gebleven omdat ze zéér ijl zijn.

“Het is erg moeilijk om de Kordylewski-wolken waar te nemen tegen de achtergrond van de oplichtende Melkweg, de sterren, het zodiakaal licht en de vage gloed van de nachthemel zelf,” zegt Gábor Horváth, natuurkundige aan de Eötvös Loránd-universiteit en medeauteur van de nieuwe studie. Maar door gebruik te maken van speciale polariserende filters op hun camera’s, slaagden de onderzoekers er ditmaal in om het verstrooide licht dat door de afzonderlijke stofdeeltjes in de wolken wordt weerkaatst, vast te leggen.

Meerdere manen

Generaties lang hebben astronomen de mogelijkheid geopperd dat de aarde ooit meer dan één maan moet hebben gehad. In de ruimte vonden ze vijf specifieke punten waar deze manen in een stabiele omloopbaan rond de aarde zouden kunnen draaien.

Deze zogenaamde Lagrange-punten zijn plekken waar de aantrekkingskracht van twee objecten – bijvoorbeeld de aarde en de zon – die rond een gezamenlijk, denkbeeldig zwaartepunt draaien, wordt opgeheven door de middelpuntzoekende kracht van hun omloopbanen. Op deze punten blijven objecten gevangen in relatief stabiele posities en afstanden ten opzichte van zowel de maan als de aarde.

In de jaren vijftig van de vorige eeuw ging Kordylewski eerst op zoek naar twee van deze punten, L4 en L5, in de hoop daar solide manen aan te treffen. Maar in plaats daarvan ontdekte hij de eerste aanwijzingen voor ijle stofwolken die rond de aarde draaiden.

Mede dankzij gepolariseerd licht rond Lagrange-punt L5 (de witte stip) kon de aanwezigheid van een stoffige Kordylewski-wolk worden vastgesteld.

J. Slíz-Balogh

Ons zonnestelsel is een vrij stoffige plek – van kometen en het gruis van meteorenzwermen tot de zodiakale stofgordel. Verspreide wolken van stofdeeltjes tussen de planeten kunnen onder perfecte en duistere omstandigheden door geoefende amateurastronomen aan de nachthemel worden gespot. Maar de Kordylewski-wolken zijn niet zo stabiel als deze andere stoffige fenomenen in de ruimte. De deeltjes van beide wolken worden voortdurend vervangen, zodat het duo tegelijkertijd voortdurend verandert en oeroud is.

De stofdeeltjes worden door de evenwichtsact op de Lagrange-punten op die plekken ingevangen en ontsnappen later weer als gevolg van de bijna onmerkbare wisselwerking tussen de aantrekkingskracht van de aarde en de maan. De wolken worden telkens weer aangevuld met alle mogelijke stofdeeltjes uit de interplanetaire ruimte, bijvoorbeeld bij de jaarlijks terugkerende meteorenzwerm van de Perseïden. Dus hoewel afzonderlijke deeltjes zelf misschien maar kort (in astronomische termen) in de wolken verblijven, maken de beide stoffige satellieten al sinds het ontstaan van het aarde-maansysteem deel uit van deze omgeving.

Kosmisch tuimelkruid

De stoffige objecten doen een beetje denken aan tuimelkruid – de uit Amerikaanse westerns bekende, in de wind voortrollende struiken – en ze zouden net als deze planten overlast kunnen veroorzaken, namelijk bij toekomstig ruimteonderzoek.

Zo worden bij bepaalde ruimtemissies satellieten op Lagrange-punten geparkeerd, waar ze vrijwel geen brandstof hoeven te gebruiken om in hun omloopbaan te blijven. Dat zal ook gebeuren bij de aanstaande lancering van de ruimtetelescoop James Webb, die ergens in de jaren twintig op het Lagrange-punt L2 zijn vleugels zal uitslaan. Ook hebben ruimtevaartorganisaties volgens Horváth plannen bedacht om Lagrange-punten te gebruiken als overslagstations voor een ‘interplanetaire supersnelweg’ ten behoeve van missies naar Mars.

“Het onderzoek naar de dynamica van de Kordylewski-wolken zou weleens heel belangrijk kunnen zijn voor de veiligheid van toekomstige ruimtereizen,” zegt hij.

Als de hypothese van Horváth en Slíz-Balogh juist blijkt te zijn, zullen er misschien nog meer van deze rondzwervende stofwolken op naburige Lagrange-punten rond de aarde worden ontdekt.

Bekijk deze foto’s van de Apollo maanlanding