Ruimte

Hoe een interstellaire planeet steeds beter in beeld komt

De eerste observaties van het pas ontdekte hemellichaam bieden astronomen een fascinerend inkijkje in zeldzaam materiaal uit een ander zonnestelsel.dinsdag 8 oktober 2019

Door Michael Greshko
Onlangs maakte het Gemini Observatory op Hawaï deze composietopname in twee kleuren van 2I/Borisov, het tweede interstellaire hemellichaam dat is waargenomen tijdens een bezoek aan ons zonnestelsel. De blauwe en rode streepjes zijn afbeeldingen van sterren op de achtergrond die door de beweging van de komeet zijn uitgesmeerd.

Op 30 augustus spotte amateurastronoom Gennadi Borisov kort voor zonsopgang een kosmische indringer: een komeet van buiten de grenzen van ons zonnestelsel. Het hemellichaam, dat de aanduiding ‘2I/Borisov’ heeft gekregen, is pas het tweede interstellaire object waarvan is bevestigd dat het vanuit de interstellaire ruimte ons zonnestelsel bezoekt.

Overal ter wereld hebben krachtige telescopen hun blik op Borisov gericht en beginnen astronomen fascinerende aanwijzingen over zijn samenstelling en traject door de ruimte op te vangen. Elk brokje informatie onthult weer iets meer over de chemische kenmerken van het stersysteem waarin Borisov is ontstaan en maakt duidelijk hoe uniek ons eigen zonnestelsel in de kosmos is.

bekijk galerij

De eerste indringer vanuit de interstellaire ruimte die tot nu is waargenomen, waseen komeet met de naam ‘Oumuamua die in 2017 pas werd gespot toen hij ons zonnestelsel alweer verliet. Om dat hemellichaam te bestuderen moesten astronomen in alle haast enkele van de raadselachtigere kenmerken van de komeet ontcijferen, zoals zijn bizarre, sigaarvormige uiterlijk. Maar uiteindelijk liet ‘Oumuamua meer vragen achter dan hij had beantwoord.

Borisov daarentegen is nog op weg naar ons zonnestelsel, zodat we de komeet tegen het einde van dit jaar steeds beter in beeld zullen krijgen. “Wat betreft het bestuderen van de samenstelling zullen we heel wat meer kunnen doen,” zegt astronome Michele Bannister van Queen’s University Belfast.

Toch hebben onderzoekers ook in dit geval niet al te veel tijd en moeten ze in alle haast observatietijd bij ’s werelds grootste telescopen aanvragen. Zo kunnen zij gegevens verzamelen door het object zo gedetailleerd mogelijk te bestuderen.

“Man, dat was frustrerend! We waren nog niet klaar, we hadden ons huiswerk nog niet af,” zegt Karen Meech, astronome aan het Institute for Astronomy van de University of Hawaii. “Ik denk dat dit een manier is waarop de natuur ons zegt dat we voorbereid moeten zijn!”

Astronomen konden dan ook niet wachten om zich te verdiepen in de allereerste observaties en zich voor het eerst een beeld van dit brokstuk uit een ander zonnestelsel te vormen. “Ik wacht hier al praktisch mijn hele carrière op en het is enorm spannend dat het nu eindelijk gebeurt,” zegt Luke Dones, een astrodynamicus van het Southwest Research Institute die onderzoek doet naar kometen.

Cyanide-verdamper

Het meest opmerkelijk is misschien nog dat Borisov er doodnormaal uitziet. Uit eerste observaties van astronomen in Spanje,Polen en Nederland blijkt dat het hemellichaam met zijn roodbruine oppervlak van koolstofrijk roet sterk doet denken aan kometen in ons eigen zonnestelsel.

Ook wat betreft zijn samenstelling lijkt Borisov veel op onze ‘eigen’ kometen. In eenonderzoek dat vorige week aan de Astrophysical Journal Letters is voorgelegd, bericht een groep waartoe ook Meech en astronoom Alan Fitzsimmons van Queen’s University Belfast behoren dat Borisov per seconde ongeveer 170 gram cyanide uitstoot, terwijl zijn ijzige oppervlakte langzaam wordt opgewarmd terwijl hij de zon steeds dichter nadert.

De cyanide is geen verrassing; het is een van de eerste bestanddelen die astronomen doorgaans bij kometen uit ons zonnestelsel waarnemen. En Borisov is wat betreft zijn uitwasemingen niet ongebruikelijk. Hij is maar half zo vluchtig als de komeet Siding Spring toen die in 2014 door het binnenste zonnestelsel raasde.

De onderzoekers kunnen ook alvast enkele ruwe grenzen stellen aan de omvang van de komeetkern, die ligt ingebed in zijn halo van gas en stof. Momenteel lijkt die kern een lengte van amper acht kilometer en een breedte van tussen de 800 en 3200 meter te hebben. “De ironie wil dat ‘Oumuamua buitengewoon vreemd was, terwijl dit object niet veel verschilt van de meeste kometen uit ons eigen zonnestelsel,” zegt Dones.

Wollig traject

Daarnaast heeft een team van Poolse astronomen een eerste poging gedaan om het traject van Borisov door de interstellaire ruimte te berekenen. Zoals ze uiteenzetten in een artikel dat op het preprint-platform arXiv is gepubliceerd, denken de onderzoekers dat Borisov één miljoen jaar geleden op een afstand van 5,4 lichtjaar langs het stersysteem Kruger 60 is gevlogen.

Ze hebben berekend dat Borisov destijds in een kosmisch wandeltempo van ruim twaalfduizend kilometer per uur door de ruimte schoot, en hoewel ze erop wijzen dat hun resultaten nog kunnen veranderen als er meer gegevens beschikbaar komen, betekent dit dat Kruger 60 in aanmerking komt als het stersysteem waar Borisov oorspronkelijk vandaan komt.

Zonnestelsel 101
Zonnestelsel 101
Uit hoeveel planeten bestaat ons zonnestelsel? Hoe ontstond het in de Melkweg? Kom hier meer te weten over de geboorte van ons zonnestelsel, en de planeten, manen en planetoïden.

Het Poolse team heeft een goede reputatie als het gaat om het uitvoeren van dit soort berekeningen en heeft ook banen van kometen uit de verre uiterwaarden van ons zonnestelsel kunnen bepalen. Maar in dit vroege stadium zal elke poging om het verleden van Borisov te reconstrueren op heel veel scepsis stuiten.

“Ik denk dat het nog veel te vroeg is,” zegt Meech. Om te beginnen weten we weliswaar genoeg over de baan van Borisov om te kunnen zeggen dat hij uit de interstellaire ruimte komt, maar er bestaat nog te veel onzekerheid over zijn precieze traject door de ruimte. Dat komt deels door het feit dat we het object nog maar zo kort hebben kunnen observeren en deels omdat Borisov gehuld is in een sluier van gas en stof, waardoor het moeilijk is zijn kern exact te kunnen plaatsen.

Borisov staat momenteel ook laag boven de horizon aan de nachthemel, wat betekent dat het licht van de komeet op weg naar onze telescopen door extra veel atmosfeer schijnt, wat tot meer verstoringen kan leiden. 

“Wat mijn collega’s zien (...), zijn stukjes data die vreselijk onduidelijk zijn,” zegt Meech. “Het is niet zo dat ze er maar op los raden, maar het is gewoon ongelooflijk lastig om het exacte centrum van zo’n wollig object te bepalen.”

Nu Borisov door het zonlicht wordt opgewarmd, kan hij bovendien een duwtje krijgen door de verdamping van stof en gas op zijn oppervlakte, te vergelijken met de uitlaat van een raket. Astronomen hebben nog geen goed inzicht in deze niet-gravitationele krachten en kunnen ze dus nog niet meewegen in hun berekeningen.

Bovendien zul je bij het achterhalen van Borisovs traject in het verleden moeten weten hoe de sterren in de Melkweg er één miljoen jaar geleden bij stonden. Momenteel zijn er – met dank aan de satelliet Gaia van de European Space Agency– slechts 3D-gegevens van een fractie van het totaal aantal sterren in ons sterrenstelsel beschikbaar.

“Je hebt een driedimensionale film van de Melkweg nodig en die moet je dan terugspoelen, rekening houdend met schommelingen in de zwaartekracht. En dan nóg kom je uit bij het laatste tussenstation van deze komeet, niet bij het stersysteem waarin hij ooit is ontstaan,” zegt Bannister.

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

Voorlopig verhinderen dit soort afwijkingen ook projecties op veel kortere termijn. Marc Buie, astronoom aan het Southwest Research Institute, zou dolgraag zien hoe Borisov voor enkele sterren langs schiet, zodat hij de precieze omvang en vorm van de komeet beter zou kunnen bepalen. Maar om dat soort observaties te kunnen inplannen, moet het traject van Borisov volgens hem duizendmaal exacter berekend worden dan tot nu toe is gedaan.

“Als je niet exact weet waar hij is en je weet niet zeker waar hij zich over een jaar in ons zonnestelsel zal bevinden, dan heb je geen enkele kans om te bepalen rondom welke ster hij één miljoen jaar geleden is ontstaan,” zegt hij. “Ik ben zeer, zeer sceptisch over ons vermogen om op dit moment te kunnen zeggen waar hij vandaan komt.”

Beste komt nog

Maar het onderzoek naar Borisov is nog maar pas begonnen. De komeet zal het komende jaar zichtbaar blijven en de beste mogelijkheden om hem te observeren liggen nog in het verschiet. Het hemellichaam zal de zon rond 8 december het dichtst naderen, en aanvragen voor observatietijd stapelen zich op om de komende show aan de nachthemel met ’s werelds krachtigste kijkers te kunnen bestuderen, waaronder de Hubble-ruimtetelescoop, de Very Large Telescope van het European Southern Observatory en de ALMA-telescoop.

Om praktische redenen zullen we de langs zoevende komeet niet op het laatste moment met een sonde kunnen bezoeken. Maar onderzoekers van het Initiative for Interstellar Studies, een Britse ngo, hebben berekend dat een ruimtevaartuig dat naar Borisov zou willen vliegen, in 2030 gelanceerd zou moeten worden door het Space Launch System van de NASA, dat nog niet operationeel is maar een van de krachtigste raketten ooit zal zijn als het eenmaal is getest.

Het goede nieuws is dat we klaar zijn voor het eerstvolgende hemellichaam van het type Borisov en ‘Oumuamua dat door onze kosmische omgeving komt vliegen. Astronomen verwachten dat de Large Synoptic Survey Telescope (LSST), een enorm complex dat nu in Chili in aanbouw is, veel meer interstellaire objecten zal kunnen spotten.

“Vóór Borisov werd ervan uitgegaan dat de LSST, wanneer die eenmaal klaar en operationeel is, elk jaar één interstellair object zou kunnen spotten,” zegt Buie. “Maar Borisov en ‘Oumuamua laten zien dat deze hemellichamen veel frequenter en diverser in uiterlijk en samenstelling zijn. Dus we gaan nog erg fascinerende tijden tegemoet.”

Volgens Buie zou LSST interstellaire objecten veel vroeger op hun weg naar ons zonnestelsel kunnen spotten, zodat we meer tijd hebben om ze te bestuderen – en misschien zelfs te bezoeken. Ideeën voor onderscheppende sondes beginnen al vorm te krijgen. In juni presenteerde de ESA haar sonde Comet Interceptor, die in 2028 zal worden gelanceerd en vervolgens op een gemeenschappelijk zwaartekrachtspunt tussen de aarde en de zon zal worden geparkeerd. Daar zal hij op de loer liggen en elk moment in actie kunnen komen om een aanstormende komeet uit ons zonnestelsel – of misschien zelfs de volgende interstellaire indringer – te kunnen onderscheppen.

“Ik vind het geweldig dat we een ruimtevaartuig klaar hebben staan om een van deze objecten te gaan bekijken,” zegt Dones. “Want ze zijn nog helemaal niet goed onderzocht.”

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

lees verder

Bizarre komeet uit ander zonnestelsel gespot

Bizarre komeet uit ander zonnestelsel gespot

De langs de zon suizende komeet werd ontdekt door een amateurastronoom en is tot nu toe de enige in zijn soort die is geïdentificeerd.
Deze astronomische gebeurtenissen wil je niet missen in 2019

Deze astronomische gebeurtenissen wil je niet missen in 2019

Bereid je voor op verbluffende verduisteringen, een zeldzame planetaire transitie en nog meer wonderen die gedurende het nieuwe jaar aan de nachthemel te zien zijn.
Nieuwe ‘exotische’ staat van materie is tegelijkertijd vast en vloeibaar

Nieuwe ‘exotische’ staat van materie is tegelijkertijd vast en vloeibaar

De bizarre materie zou lijken op een spons die van water is gemaakt en waaruit tegelijkertijd water weglekt.