Een mysterieuze groep asteroïden scheert langs het hart van het zonnestelsel, waarbij deze ruimterotsen in het zonlicht schuilgaan en af en toe gevaarlijk dicht langs een van de rotsachtige planeten – waaronder de aarde – suizen. De bekendste van deze komische mavericks is misschien wel de asteroïde die nog maar twee jaar geleden is ontdekt en de naam ‘Ayló’chaxnim heeft gekregen, wat in de taal van de Pauma-indianen van Californië ‘Venusmeisje’ betekent.
Als de enige bekende asteroïde waarvan de omloopbaan geheel en al binnen die van de planeet Venus valt, is ‘Ayló’chaxnim een voorbeeld van een grotendeels nog onontdekte groep ruimterotsen die het leven op aarde zouden kunnen bedreigen.
Astronomen schatten dat ze het merendeel van de potentieel gevaarlijke asteroïden met een omloopbaan buiten die van de aarde inmiddels hebben gevonden. Maar het spotten van deze ‘binnenste’ asteroïden blijkt vanaf de aarde zeer lastig te zijn, omdat ze achter een gordijn van zonlicht hun rondjes om onze thuisster draaien en daardoor niet door telescopen worden opgepikt. Sinds een paar jaar proberen astronomen deze stukken ruimtepuin uit het schijnsel van de zon te filteren door tijdens de schemering naar hun zwakke signaal te speuren, wanneer de zon net onder de horizon staat.
De meeste NEO’s of Near-Earth Objects (‘aardscheerders’) waarvan de omloopbanen zó dichtbij de zon liggen, zullen het in het binnenste zonnestelsel niet lang volhouden. Ze zijn gedoemd om op een planeet te botsen, door de zwaartekracht van de zon te worden gegrepen of uit het zonnestelsel te worden geslingerd. En sommige van deze nog amper onderzochte groep hemellichamen kunnen een gevaar vormen.
‘Ze blijven een groot deel van hun leven binnen de omloopbaan van de aarde, maar veel ervan kunnen – en zullen – onze baan kruisen, wat ze gevaarlijk maakt,’ zegt Scott Sheppard, de astronoom van de Carnegie Institution for Science die onlangs in het tijdschrift Science een artikel over deze asteroïden heeft gepubliceerd. ‘Maar in dat geval zouden ze uit de richting van de dagzijde komen en dan zouden we ze niet zien naderen.’
‘Schemer-asteroïden’
De zeldzame asteroïden worden ingedeeld volgens hun interactie met de omloopbanen van de binnenste planeten. Zo hebben de ‘Atira’s’ omloopbanen die binnen die van de aarde liggen, terwijl de omloopbanen van de ‘Vatira’s’ dichter bij de zon liggen dan die van Venus. Dan is er nog een hypothetische klasse, de ‘Vulcanoïden’, die mogelijk geheel en al binnen de krappe omloopbaan van Mercurius zijn te vinden.
Om deze asteroïden op te kunnen sporen en nader te kunnen bestuderen hebben astronomen voor een wat ongebruikelijke benadering gekozen: in plaats van dat ze met hun telescopen naar de donkerste stukjes van de nachthemel kijken (zoals gebeurt bij het zoeken naar asteroïden die veel op veel grotere afstanden rond de zon draaien), richtten ze hun instrumenten op de horizon, en wel tijdens de ochtend- of avondschemering, vlak vóór zonsopkomst of na zonsondergang. Tien à twintig minuten lang staren ze met hun telescopen naar de schemering en speuren naar minuscule speldenprikjes van vaal licht die zich over het firmament verplaatsen.
‘Het zijn behoorlijk lastige waarnemingen, want er gebeurt daar van alles,’ zegt Sheppard. ‘Je moet je observaties precies op het moment plannen dat de zon ondergaat, dus is de hemel nog heel erg licht (...). Ook moet je de telescoop extreem laag richten, zodat je door een flink stuk van de aardatmosfeer heen kijkt.’
Al die lucht maakt de opnamen er niet scherper op, waardoor het nóg moeilijker is om de vage weerkaatsing van wat zonlicht op een stuk ruimtepuin op te vangen. Bovendien kunnen zulke korte observatievensters gemakkelijk door slecht weer worden verstoord.
Met behulp van twee telescopen zijn astronomen niettemin aan een actieve speurtocht naar deze ‘schemer’-asteroïden’ begonnen. Sheppards team maakt daarbij gebruik van de Dark Energy Camera op de Víctor M. Blanco-telescoop, onderdeel van het Cerro Tololo Inter-American Observatory in Chili. Een tweede team speurt de horizon af met behulp van de Zwicky Transient Facility (ZTF) van Caltech, die is geïnstalleerd op de Samuel Oschin-telecoop van het Palomar Observatory bij San Diego, Californië. De Chileense 4-metertelescoop is groter en kan dus vagere lichtpuntjes spotten dan de ZTF, maar het zichtveld ervan is veel smaller. Omgekeerd is de Oschin-telescoop met een diameter van 1,2 meter veel kleiner, maar bestrijkt zijn zichtveld de gehele zichtbare nachthemel, waar hij schommelingen in de lichtsterkte van zeer vage objecten kan spotten.
‘Het is een geweldige machine om objecten mee op te sporen. Het aantal alarmsignalen dat het tijdens één waarnemingsnacht afgeeft, loopt in de tienduizenden en bedraagt soms wel honderdduizend,’ zegt George Helou van Caltech, die deel uitmaakt van het ZTF-team. ‘Ons zichtveld is zó groot dat we gedurende die twintig minuten schemering een heel stuk van de nachthemel kunnen bestrijken, mits het weer en de atmosfeer dat toestaan.’
Volgens Helou heeft de ZTF tot dusver een handvol Atira-asteroïden binnen de omloopbaan van de aarde gespot. Ook wordt er ongeveer één keer per week een schemer-asteroïde ontdekt die de baan van de aarde kruist. Sommige van deze stukken ruimtepuin scheren dichter langs de aarde dan de maan, maar geen van allen zijn groot genoeg of komen dichtbij genoeg om een serieus gevaar te vormen.
Volgens Helou ligt de grootte van de schemer-asteroïden ergens tussen die van de ruimterots (met een diameter van een kleine twintig meter) die in 2013 ramen verbrijzelde en gebouwen beschadigde toen hij boven de Russische stad Tsjeljabinsk ontplofte en de veel grotere asteroïde die in 1908 een gebied van 2150 vierkante kilometer bos met de grond gelijk maakte toen hij boven het Siberische Toengoeska explodeerde.
‘Dat is het goede nieuws,’ zegt Helou over de objecten die door de ZTF zijn gevonden. ‘De Toengoeska-grootte is zorgelijk, maar de meeste objecten die we vinden, zijn veel kleiner.’ Van de objecten die tot nu toe door de ZTF zijn opgespoord, steelt ‘Ayló’chaxnim, de eerste Vatira die is ontdekt, de show.
Ruimterecords
‘Ayló’chaxnim werd begin 2020 gespot en heeft een gemiddelde diameter van zo’n anderhalve kilometer – groot genoeg om veel schade aan te richten als hij ooit op een planeet zou inslaan. En volgens astronomen is dat laatste waarschijnlijk.
‘Er bestaat grote kans dat hij in de toekomst op Venus zal botsen,’ zegt Sarah Greenstreet van de University of Washington, die onderzoek doet naar de herkomst en ontwikkeling van schemer-asteroïden en in het kader daarvan ook een computermodel van de toekomstige baan van ‘Ayló’chaxnim heeft opgesteld.
Volgens de berekeningen van Greenstreet en anderen zal ‘Ayló’chaxnim waarschijnlijk in de komende paar miljoen jaar door de zwaartekracht van Venus worden ingevangen. In zijn omloopbaan rond de zon krijgt de asteroïde telkens een zetje van Mercurius en wordt ook door de straling van de zon een beetje uit zijn baan geduwd. Beide effecten verstoren de baan van ‘Ayló’chaxnim, die geleidelijk aan wijder wordt en de asteroïde uiteindelijk op een ramkoers met onze helse zusterplaneet brengt.
Ook een klein stuk ruimtepuin met de aanduiding ‘2020 PH27’ zal mogelijk op Venus inslaan. 2020 PH27 heeft een diameter van zo’n achthonderd meter en is een van de drie schemer-asteroïden die door Sheppard en zijn collega’s zijn ontdekt. Voor zover bekend scheert dit object dichter langs de zon dan welke asteroïde dan ook, waarbij het zelfs binnen de krappe omloopbaan van Mercurius komt. Maar de baan van 2020 PH27 is zó elliptisch dat hij zich op zeker moment ook verder van de zon verwijdert dan Venus, waardoor hij tot de klasse van de Atira-asteroïden wordt gerekend.
Evenals de omloopbaan van ‘Ayló’chaxnim wordt ook die van 2020 PH27 verstoord door de wisselwerking tussen de zwaartekracht van de binnenste planeten en door het absorberen en terugkaatsen van zonnestraling terwijl hij om zijn as draait. Volgens berekeningen van Sheppard zal het object over ongeveer duizend jaar zeer dicht langs Venus scheren. De astronoom kan niet voorspellen hoe de omloopbaan van 2020 PH27 door die ontmoeting zal veranderen.
‘In dat gedeelte van het zonnestelsel gedragen asteroïden zich behoorlijk chaotisch,’ zegt Greenstreet. ‘Er wordt aan alle kanten aan ze getrokken en vaak worden ze als groep uiteen geslagen.’
Het is die complexiteit die voor wetenschappers aanleiding is om deze kleine hemellichamen grondig te bestuderen. Maar daarnaast is het van belang om te achterhalen waarom ze eigenlijk in zulke krappe omloopbanen rond de zon zijn beland.
Spitsroeden lopen
De meeste wetenschappers vermoeden dat asteroïden die dicht langs de zon scheren afkomstig zijn uit de grote asteroïdengordel, een ring van ruimtepuin tussen de omloopbanen van Mars en Jupiter. Maar vanaf die locatie is het niet eenvoudig om zonder kleerscheuren helemaal naar de omgeving van de zon te ‘migreren’.
‘Je hebt heel veel gelukkige samenlopen van omstandigheden nodig om in dit centrale gedeelte van het zonnestelsel te belanden. Dat is allesbehalve eenvoudig, en een lange reis,’ zegt Greenstreet.
Door de wisselwerking met de zwaartekracht van Jupiter kunnen deze objecten zowel richting het centrale zonnestelsel of juist naar de uiterwaarden ervan worden geslingerd. De stukken ruimtepuin die naar het binnenste zonnestelsel worden afgebogen, vliegen eerst langs Mars, dat de asteroïden opnieuw een flinke duw richting de zon kan geven, hoewel men denkt dat dit scenario niet erg waarschijnlijk is.
‘De meest waarschijnlijke wisselwerking met Mars is dat het object weer naar de buitenste planeten wordt geslingerd en dan met de zwaartekracht van Jupiter te maken krijgt. Het komt erop neer dat ze helemaal uit het zonnestelsel worden geslingerd of op een van de buitenste planeten inslaan,’ zegt Sheppard. ‘Daarbij worden deze asteroïden doorgaans richting Jupiter afgebogen, en als ze eenmaal de zwaartekracht van Jupiter ondervinden, is het game over: dan worden ze uit het zonnestelsel gegooid.’
Maar de schemer-asteroïden moeten dit complexe spitsroeden lopen tussen de zwaartekracht van diverse planeten hebben overleefd en uiteindelijk in krappe omloopbanen rond de zon zijn beland, tenzij ze afkomstig zijn van de hypothetische groep Vulcanoïden. Om goed te kunnen inschatten welke gevaren deze objecten voor de aarde vormen, is het van groot belang om uit te zoeken hoeveel van deze objecten die lange reis hebben overleefd.
Voorlopig denken wetenschappers dat er niet meer dan zo’n twintig schemer-asteroïden met een diameter van een kilometer of meer bestaan – groot genoeg om een heel continent te verwoesten – die de omloopbaan van de aarde kruisen. 2020 PH27 is daar één van, en volgens Sheppard kennen we nog ongeveer een zestal andere. Een nog kleiner aantal objecten met een vergelijkbare diameter cirkelt mogelijk rond de zon binnen de omloopbaan van Venus, hoewel ‘Ayló’chaxnim daarvan de enige is die tot dusver is gespot. Bovendien kunnen in de directe omgeving van de aarde nog talloze andere stukken ruimtepuin rondvliegen die veel moeilijker zijn te vinden, maar die op aarde geen schade op planetaire of continentale schaal kunnen aanrichten.
Volgens Greenstreet was het geen verrassing dat astronomen ‘Ayló’chaxnim het eerst hebben ontdekt, omdat het object zo groot is. ‘Maar het feit dat ‘Ayló’chaxnim meteen na het begin van onze waarnemingen in dat deel van de nachthemel is gevonden, wijst erop dat er waarschijnlijk veel meer van dat soort hemellichamen rondcirkelen dat we dachten,’ zegt zij.
Wetenschappers zullen met de ZTF en de Chileense telescoop de schemering blijven afspeuren op vage lichtpuntjes die de aanwezigheid van deze asteroïden verraden. Sheppard en zijn team maken gebruik van nog een andere telescoop om deze objecten beter te kunnen indelen en meer over hun samenstelling te weten te komen. En Greenstreet en haar collega’s hopen dat ze met behulp van het Vera Rubin Observatory, dat momenteel in Chili in aanbouw is, nog meer zullen ontdekken.
Ook de NASA plant de bouw van een telescoop die specifiek wordt ontworpen om NEO’s op te sporen, de NEO Surveyor. Het instrument, dat mogelijk aan het einde van dit decennium wordt gelanceerd, zal de omgeving van de zon afspeuren en daar meer asteroïden ontdekken. Daarmee zal er een nóg waakzamer oog op de nachthemel gericht zijn dan die van telescopen op aarde, om ervoor te zorgen dat we in het felle schijnsel van de zon niets over het hoofd zien.
Dit artikel werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op nationalgeographic.com
