Eind 2017 werd ons zonnestelsel bezocht door een ongebruikelijke indringer: een klein, rotsachtig object dat niet uit de directe omgeving van de aarde afkomstig was maar in een zeer verafgelegen sterrensysteem was geboren.

Het team dat de interstellaire bezoeker ontdekte, noemde het object ’Oumuamua, wat in het Hawaïaans zoveel betekent als “eerste bezoeker die van ver komt.” Het vreemde hemellichaam, dat voor het eerst werd waargenomen in het kader van het Pan-STARRS-project van het Haleakalā Observatory op Maui, riep een groot aantal vragen op. Zo vertoonde het traag tuimelende object versnellingen die niet alleen door de zwaartekracht konden worden verklaard. En op basis van het weinige licht dat ’Oumuamua weerkaatste, leek het te gaan om een zeer langgerekt object in de vorm van een sigaar – een vorm die niet eerder in het zonnestelsel was waargenomen.

Nieuwe computersimulaties onthullen nu dat dit merkwaardige interstellaire object mogelijk van een planeet afkomstig is die lang geleden door zijn eigen thuisster aan stukken werd gescheurd en in zijn kielzog een groot aantal langgerekte fragmenten achterliet. Een van deze fragmenten moet de interstellaire ruimte in zijn geslingerd en miljoenen – of mogelijk miljarden – jaren later in ons zonnestelsel zijn aangekomen. De simulaties wijzen op drie mogelijke soorten stersystemen waar ’Oumuamua kan zijn ontstaan. Het onderzoek verklaart ook de langgerekte vorm en de merkwaardig tuimelende beweging van de bezoeker.

“Om de herkomst van ’Oumuamua vast te stellen, moeten we heel wat problemen oplossen,” zegt Yun Zhang, onderzoeker van het Observatoire de la Côte d’Azur (OCA) in Frankrijk en hoofdauteur van een onderzoek naar de simulaties dat gisteren in het vakblad Nature Astronomy is verschenen. “Vóór ons onderzoek resulteerde geen enkele oplossing in zo’n langgerekte vorm.”

Mysterie uit den vreemde

Astronomen gaan er al lange tijd vanuit dat ons zonnestelsel af en toe door bezoekers uit de interstellaire ruimte wordt doorkruist en dat het een kwestie van tijd was voordat we er een zouden waarnemen. Maar ze vermoedden ook dat dit soort hemellichamen er meer zouden uitzien als de onlangs ontdekte interstellaire komeet 2i-Borisov, een uit elkaar vallende wereld van ijs die doet denken aan bevroren objecten die de rand van ons zonnestelsel bevolken.

“2i-Borisov zag er precies zo uit en gedroeg zich ook zoals we van een interstellaire bezoeker konden verwachten. Alles aan dat object is volstrekt normaal,” zegt Greg Laughlin, professor in de astronomie aan de Yale University. “En dat was een verbluffend contrast met ’Oumuamua, want dat object had helemaal niets gewoons.”

In plaats van een ijzig en komeetachtig hemellichaam was ’Oumuamua rotsachtig en droog, meer als een asteroïde. Ook was hij te klein en te weinig reflectief om zijn oppervlak direct te kunnen waarnemen, waardoor astronomen zijn vorm moesten afleiden uit het beetje licht dat het object al tuimelend weerkaatste. De vreemde, langgerekte vorm van ’Oumuamua leidde meteen tot allerlei speculaties over zijn herkomst. Terwijl astronomen de ruimtereis van het hemellichaam bleven volgen, vertoonde het object vreemde versnellingen, die verklaard werden door de uitbarsting van waterdamp van onder het oppervlak van ’Oumuamua. Tot eind vorig jaar was de oorsprong van het hemellichaam nog een raadsel, maar “al deze puzzels zijn in ons scenario opgelost,” zegt Zhang.

Hoe maak je een ruimtesigaar?

Zhang en haar collega Doug Lin van de University of California in Santa Cruz keken naar de mogelijkheid dat ’Oumuamua afkomstig was uit een sterrensysteem waarin een kleine thuisster met een grote massa werd omcirkeld door planeten of planetoïden. Zo’n ster zou genoeg zwaartekracht hebben om hemellichamen die in zijn buurt zouden komen aan stukken te scheuren in plaats van ze te verzengen. In de simulaties bracht het team drie soorten objecten in een baan rond zo’n kleine, zware ster: planetoïden met een doorsnede van minder dan een kilometer, bevroren objecten die vergelijkbaar zijn met kometen en grotere planeten, bijvoorbeeld een super-aarde.

Zhang en Lin ontdekten dat als een van deze objecten binnen een straal van 350.000 kilometer van hun thuisster kwamen, ze steeds sneller om hun as gingen draaien, uitgerekt werden en uiteindelijk door de zwaartekracht – oftewel de ‘getijdenwerking’ – van de ster aan stukken werden gescheurd. Hoe kleiner het object, hoe dichter het bij de ster moest komen om uit elkaar te worden getrokken. Afhankelijk van de samenstelling van het oorspronkelijke object waarvan ze afkomstig waren, zouden de zo ontstane fragmenten ook extreem langgerekte en tuimelende objecten als ’Oumuamua kunnen zijn geweest. En door de enorme krachten die bij zo’n proces optreden, moeten veel fragmenten definitief de interstellaire ruimte in zijn geslingerd.

“De natuur produceert niet vaak scherfvormige objecten,” zegt Laughlin. “Dus het feit dat zulke fragmenten wél op natuurlijke wijze bij getijdenwerking ontstaan, maakt dat zeker een idee om nader te bestuderen. De onderzoekers zijn bij het analyseren van die optie zeer volledig en zorgvuldig te werk gegaan.”

Uit de simulaties komt ook naar voren dat de fragmenten die bij het uit elkaar vallen van het oorspronkelijke hemellichaam zijn ontstaan, door de hitte van de thuisster zijn gesmolten, waarbij ook het eventueel aanwezige water op en vlak onder hun oppervlak is verdampt. Maar concentraties van ijs binnenin de fragmenten overleven dat proces, wat kan verklaren waarom ’Oumuamua bij het naderen van onze zon fonteinen van waterdamp leek te produceren.

Terwijl deze planetaire fragmenten smelten en weer stollen, wordt het gesteente steeds steviger en vormt het een harde buitenlaag, zoals chocolade die wordt gesmolten en weer stolt. “Het object is veel lastiger om uit elkaar te trekken als het oppervlak eenmaal is gestold,” zegt Zhang. Dit proces van ‘temperen’ zou kunnen verklaren waarom ’Oumuamua bij het passeren van onze zon niet volledig is verbrokkeld, in tegenstelling tot 2i-Borisov, die op zijn weg uit ons zonnestelsel onlangs uit elkaar viel.

Sigaar of pannenkoek?

Deze simulaties werken zeer goed om te laten zien hoe objecten als ’Oumuamua kunnen ontstaan, zegt Michele Bannister van de University of Canterbury in Nieuw-Zeeland, die eveneens onderzoek doet naar interstellaire hemellichamen. “Ik denk dat sommige van de onderzochte mechanismen plausibeler zijn dan andere,” zegt zij. Ze wijst erop dat een komeet het meest in aanmerking komt als herkomstobject voor ’Oumuamua, terwijl een planeet met de omvang van een super-aarde minder overtuigend is.

Maar zij en Laughlin benoemen nog een ander aspect van het raadsel: ze denken namelijk niet dat ’Oumuamua de vorm van een sigaar heeft en wijzen op een onderzoek dat afgelopen zomer is gepubliceerd. Daarin is nog eens goed gekeken naar de eerste waarnemingen van het hemellichaam, en in de herziene analyse komen de onderzoekers tot de slotsom dat ’Oumuamua de vorm van een pannenkoek heeft – een vorm die Bannister vergelijkt met “een volgepropt pitabroodje” en doet denken aan MU69 of Arrokoth, een object aan de rand van het zonnestelsel. “We vlogen met de ruimtesonde New Horizons langs Arrokoth en wat zagen we daar? We zagen twee volgepropte pitabroodjes die met elkaar waren verkleefd,” zegt Bannister. “Dat is interessant en vreemd.”

Als ’Oumuamua toch geen langgerekt, rotsachtig fragment blijkt te zijn, dan blijft zijn ware herkomst in nevelen gehuld. “Als je aanneemt dat dit object de vorm van een sigaar heeft, is dat een goede totaalverklaring voor wat we daar hebben gezien,” zegt Laughlin. “Maar als ’Oumuamua een pannenkoek-achtig ding blijkt te zijn, dan verdwijnt het hele object weer in een mysterieuze schemerzone.”

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