Is 2005 QN137 nou een planetoïde of een komeet?

Linksboven 2005 QN137, met een héél lange staart achter ‘m aan. Credit: Henry H. Hsieh (PSI), Jana Pittichová (NASA/JPL-Caltech).

Op 7 juli van dit jaar werd met de Asteroid Terrestrial-Impact Last Alert System (ATLAS) survey ontdekt dat (248370) 2005 QN137 actief is, een planetoïde die zich samen met een half miljoen andere planetoïden in de ‘gordel’ tussen Mars en Jupiter bevindt. Anders dan gewone planetoïden blijkt 2005 QN137 actief te zijn, niet eenmalig actief, maar regelmatig. En daarmee is dit de achtste planetoïde die zich gedraagt als komeet, een mix dus van planetoïde en komeet. Men noemt hem daarom ook wel een ‘main-belt comet‘, waarvan er inmiddels zo’n 20 bekend van zijn [1]Dus resumerend: de achtste planetoïde die zich gedraagt als komeet, de 20e komeet die zich gedraagt als planetoïde. Begrijpen jullie het?. Hij heeft de fysieke kenmerken van een komeet, maar de typische baan van een planetoïde (zie de afbeelding hieronder, waarin je ook de typische baan van een komeet ziet, in dit geval komeet Halley).

Credit: Henry H. Hsieh (PSI).

In juli had 2005 QN137 een staart die maar liefst 720.000 km lang was, drie keer de afstand aarde-maan. Sterrenkundigen denken dat de activiteit veroorzaakt wordt door het sublimeren (verdampen) van ijs op het oppervlak. De staart was ook heel smal, slechts 1400 km. De kern van 2005 QN137 is naar schatting 3,2 km groot. Zou je de staart van de komeet verkleinen tot de lengte van een voetbalveld, dan zou die staart 18 cm breed zijn en zou de kern slechts een halve mm groot zijn. Dat de staart zo extreem smal is laat zien dat de stofeeltjes die de kern verlaten een lage snelheid hebben. De gasstroom, die de stofdeeltjes normaal gesproken tot in een wijde boog om de kern brengt, moet daarom erg zwak zijn. Dat de stofdeeltjes toch kunnen ontsnappen van de kern komt wellicht doordat deze snel roteert. Bron: PSI.

References[+]

References
1 Dus resumerend: de achtste planetoïde die zich gedraagt als komeet, de 20e komeet die zich gedraagt als planetoïde. Begrijpen jullie het?

Interstellaire kometen zoals Borisov zijn wellicht helemaal niet zo zeldzaam

Komeet Borisov. Credit: NASA, ESA and D. Jewitt (UCLA)

In 2019 werd 2I/Borisov ontdekt, na 1I/2017 U1 (‘Oumuamua) het tweede interstellaire object dat van buiten het zonnestelsel ons zonnestelsel was binnengevlogen. Van Oumuamua weten we nog steeds niet exact wat het voor een object was, maar van Borisov is wel bekend dat het om een komeet gaat, een interstellaire komeet dus, eentje die met een snelheid van 177.000 km/u door ons zonnestelsel raast. Als de enige interstellaire komeet in twee jaar zou je denken dat ze zeldzaam zijn. Maar een recent onderzoek door Amir Siraj en Avi Loeb (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian) laat zien dat ze mogelijk in veel grotere getale het zonnestelsel doorkruisen. Volgens dit tweetal (dat we met allerlei gewaagde ideeën vaker op de Astroblogs zijn tegengekomen) zitten er in de Oortwolk aan de verre rand van het zonnestelsel mogelijk meer interstellaire komeetkernen dan ‘inheemse’ komeetkernen. De berekeningen baseren ze enkel op de baan van komeet Borisov, dus er zitten heel wat onzekerheden in de uitkomsten, maar zelfs met die onzekerheden rekening gehouden denken ze dat er nog steeds meer kometen van buiten in de Oortwolk zitten dan eigen kometen. Probleem is dat die ijskoude komeetkernen in de Oortwolk – welke pakweg 300 miljard tot 160 biljoen km van de zon verwijderd is – niet te zien zijn omdat ze zo ver weg staan en weinig licht geven. Wellicht dat er dichter bij de zon kometen én ook planetoïden zijn, waarvan we dachten dat ze tot ons eigen zonnestelsel behoren, maar die in werkelijkheid interstellaire zijn. Die hebben we dan tot nu toe gewoon niet als zodanig herkend. Met toekomstige telescopen zoals het Vera C. Rubin Observatorium (te lanceren ergens in 2022) en de Transneptunian Automated Occultation Survey (TAOS II, mogelijk dit jaar al actief) hoopt men meer interstellaire objecten te kunnen identificeren. Hier het vakartikel van Siraj en Loeb, verschenen in de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters (2021). Bron: Phys.org.

Komeet ATLAS was vermoedelijk brokstuk van een komeet die 5000 jaar geleden aan de hemel verscheen

Foto’s door Hubble gemaakt van de uiteengevallen komeet ATLAS, links op 20 april 2020, rechts op 23 april 2020. Credit: NASA, ESA, Quanzhi Ye (UMD). IMAGE PROCESSING: Alyssa Pagan (STScI)

Weten jullie nog van die komeet ATLAS (C/2019 Y4)? Dat was de komeet die voorjaar 2020 in eerste instantie op weg leek te zijn een komeet te gaan worden die met het blote oog zichtbaar zou worden en die voor spektakel zou zorgen, maar die vervolgens uit elkaar viel en daarmee op een andere manier voor spektakel zorgde. Welnu, die komeet is weer in het nieuws en wel door onderzoek door de sterrenkundige Quanzhi Ye van de Universiteit van Maryland (VS). Die denkt namelijk dat komeet ATLAS een brokstuk was van een grote ‘moederkomeet’ die zo’n 5000 jaar geleden, toen ze in de Nijldelta begonnen met het koloniseren van de vruchtbare grond, als een heldere komeet aan de hemel te zien moet zijn geweest. Ye komt met die hypothese op grond van overeenkomsten die komeet ATLAS heeft met de grote komeet van 1844, die toen te zien was en die bijna net zo helder was als Sirius, de helderste ster aan de hemel. Komeet ATLAS en de komeet van 1844 volgden namelijk beiden een identieke baan om de zon, iets was eerder al was opgemerkt door de amateur-sterrenkundige Maik Meyer.

Kop van een wetenschappelijk artikel uit 1850 over de komeet van 1844. Credits: ADS/NASA.

Ye denkt daarom dat de twee kometen brokstukken zijn van een grote moederkomeet en zijn berekeningen laten zien dat die 5000 jaar geleden op een afstand van 37 miljoen km de zon passeerde – het zogeheten perihelium. Het vreemde van komeet ATLAS (ontdekt dankzij en genoemd naar het ‘Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System‘) is dat die op een véél grotere afstand van de zon uit elkaar viel, op wel 160 miljoen km van de zon. Niet alles van de kern van komeet ATLAS viel overigens uit elkaar, er was een deel dat al na enkele dagen fragmenteerde, terwijl een ander deel weken bij elkaar bleef.

Komeet ATLAS vóór z’n uiteenvallen, op 14 maart 2020 gefotografeerd door Martin Gembec (Credits voor hem).

Ye denkt daarom dat de komeetkern sterke delen en zwakke delen bevatte. Sterrenkundigen denken dat komeetkernen fragiele opeenhopingen zijn van stof en ijs, die gemakkelijk uit elkaar kunnen vallen. Dat zou kunnen als door de uitstoot van gassen de kern sneller gaat roteren en centrifugale krachten de kern doen uiteenvallen, maar het zou ook kunnen dat er in de kern ‘supervluchtig’ ijs zit, dat de kern heeft doen uiteenspatten, zoals vuurwerk in de lucht. Hier het vakartikel van Ye, verschenen in the Astronomical Journal. Bron: Hubble.

Planetair onderzoekers maken nieuwe hoge-resolutie temperatuurkaart voor ‘heavy-metal’ asteroïde 16 Psyche

16 Psyche is een asteroïde die in 1852 werd ontdekt door de Italiaanse astronoom Annibale de Gasparis. Vernoemd naar de Griekse godin van de ziel, Psyche, is 16 Psyche in tegenstelling tot de meeste andere asteroïden die uit gesteente bestaan, grotendeels uit metaal samengesteld (M-categorie). Wetenschappers van Caltech hebben recent een temperatuurkaart gemaakt die mogelijk meer licht kan werpen op de asteroïde 16 Psyche, die op zo een 180 tot 320 miljoen km van de aarde zwerft. Het wetenschappelijk artikel van het onderzoek werd recent geplaatst in het Planetary Science Journal (PSJ). 16 Psyche draait om de zon in de asteroïdengordel, een donutvormig gebied in de ruimte tussen de aarde en Jupiter dat meer dan een miljoen rotsachtige hemelobjecten bevat die in grootte variëren van 10 meter tot 946 km in diameter. Met een diameter van meer dan 200 km is 16 Psyche de grootste van de M-type asteroïden, een bijzondere klasse van asteroïden waarvan wordt gedacht dat ze metaalrijk zijn en daarom mogelijk fragmenten zijn van de kernen van protoplaneten die uiteenvielen toen ons zonnestelsel zich vormde.

Voorstelling van sonde bij 16 Psyche, credits: NASA/Caltech/UvArizona/P.Rubin

16 Psyche bestaat uit zulke grote hoeveelheden edelmetaal dat er astronomisch veel mee verdiend zou kunnen worden als de rots gemijnd werd. Het was NASA-Psyche wetenschapper professor Lindy Elkins-Tanton die ooit berekende dat alle metalen (Global News 2017en Forbes) in dit hemellichaam mogelijk wel zo’n 10.000 biljard USD waard zouden kunnen zijn, (t.v.  in bv 2017 had het GWP  (bruto wereldproduct) een waarde van zo’n 80 biljoen USD). Een groot mysterie rond 16 Psyche is de oorsprong ervan. Sommige wetenschappers geloven dat de asteroïde deel uitmaakt van een protoplaneet die is gevormd tijdens de vroege dagen van het zonnestelsel. Gedurende die tijd vloeiden planetaire lichamen samen en botsten vervolgens met elkaar. “We denken dat fragmenten van de kernen, mantels en korsten van deze objecten vandaag de dag in de vorm van asteroïden overblijven.,” aldus hoofd-auteur en planeetwetenschapper Katherine de Kleer van Caltech, en vervolgt: “We weten al jaren dat objecten in deze klasse in feite geen massief metaal zijn, maar wat ze zijn en hoe ze zijn gevormd, is nog steeds een raadsel.” De bevindingen versterken alternatieve voorstellen voor de samenstelling van het oppervlak van Psyche, waaronder dat Psyche een primitieve asteroïde zou kunnen zijn die zich dichter bij de zon heeft gevormd dan nu het geval is, in plaats van een kern van een gefragmenteerde protoplaneet. De onderzoekers hebben al ontdekt dat het oppervlak van de asteroïde voor ten minste 30 procent uit metaal bestaat en dat de rotsen op het oppervlak bedekt zijn met metalen korrels. Dit, tezamen met ouder onderzoek en nieuwe informatie die met behulp van de temperatuurkaart wordt ontdekt, zal allemaal belangrijk zijn voor NASA’s geplande missie naar 16 Psyche in 2022. De sonde, uitgerust met o.a. een multispectrale imager, een gammastraal- en neutronenspectrometer, en een magnetometer zal naar verwachting in 2026 bij Psyche aankomen.
16 Psyche credits Gif:Caltech/K. de Kleer, S. Cambioni, M. Shepard. Psyche draait om de zon in de asteroïdengordel, een donutvormig gebied in de ruimte tussen de aarde en Jupiter dat meer dan een miljoen rotsachtige lichamen bevat die in grootte variëren van 10 meter tot 946 km in diameter. De Kleer en mede-onderzoekers Michael Shepard en Saverio Cambioni gebruikte data van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Chili, De reeks van 66 radiotelescopen stelde het team in staat om de thermische emissies van het hele oppervlak van Psyche in kaart te brengen met een resolutie van 30 km (waarbij elke pixel 30 km bij 30 km is) en een afbeelding van de asteroïde te genereren die uit ongeveer 50 pixels bestaat. Credits; Caltech/NASA

Krachtige meteoor explodeert en licht de hemel boven Oslo op

Gisternacht rond 1:00 NL’se tijd werden er in Noorwegen in de omgeving van de hoofdstad Oslo enkele krachtige lichtflitsen en harde knallen waargenomen ten gevolge van een meteoor. Een meteoor is een ruimterots die bij binnenkomst in onze aardse dampkring opbrand en sterk oplicht. De meteorieten zijn de stukken van de meteoor die niet opbranden en op aarde terechtkomen. Volgens het Noorse Meteoor Netwerk was de vuurbal van de meteoor te zien gedurende vijf seconden na binnenkomst zo rond 1:00 uur ’s nachts lokale tijd. Er waren inmiddels veel opnamen gemaakt, zie hier. Het netwerk schat dat de meteoor bij binnenkomst een snelheid had van 16,3 km/s, rond de 58.680 kilometer per uur. De politie ontving veel meldingen van verontruste burgers maar geen melding van verwondingen of schade. Volgens de eerste aanwijzingen moet de meteoor zijn neergekomen in een bosrijk gebied op zo’n 60 kilometer ten westen van Oslo. Beeldanalyse doet experts vermoeden dat de meteoor tenminste tien kilo zwaar was. Dat is op zich niet groot, maar wat wel uitzonderlijk is, is dat die door zoveel mensen is gezien en gehoord. De grootste meteorietinslag deze eeuw was boven Rusland, Tsjeljabinsk. Er was enorm veel schade aan gebouwen en er vielen honderden gewonden. Er werd destijds onderzocht, of de meteoor mogelijk te maken had met de passage van de asteroïde 2012 DA14 op de desbetreffende dag, maar dit bleek niet zo te zijn. Toeval of niet, afgelopen zaterdag 24 juli, passeerde er wel een asteroïde met een flinke diameter, 220 m, op een afstand van 4,7 miljoen kilometer van de aarde. De 2008 GO20, zoals zijn naam luidt, is door NASA geclassificeerd als Near-Earth Object. De asteroïde ‘2008 GO20’ raasde met een snelheid van ongeveer 28.800 km/uur richting de aarde. Bronnen: BBC, Mike Berg/Twitter, LiveScience, NASA

Grote komeetkern vanuit de Oortwolk onderweg naar binnenste deel zonnestelsel

Foto van 2014 UN271 gemaakt met de 0.51-m SkyGems Remote Telescope in Namibië. Links zijn de sterren streepjes geworden door het volgen, op de foto rechts is dat gecorrigeerd. De komeet is het wazige vlekje in het midden. Credit: Luca Buzzi et al.

Het heet 2014 UN271, een zogeheten ‘Transneptunische object’ dat vanuit de verre Oortwolk in het buitenste deel van het zonnestelsel in een komeetachtige baan naar de binnenste regionen van het zonnestelsel beweegt. Hij is pas recent ontdekt, ook al zou je denken dat dat in 2014 is gebeurd. Sterrenkundigen Pedro Bernardinelli en Gary Bernstein vonden ‘m op archiefbeelden uit 2014 tot 2018 van de Dark Sky Survey (DES). 2014 UN271 vertoont nu ook al activiteit zoals een komeet die heeft, zoals de vorming van een coma, een gasvormig omhulsel om de kern [1]Dat kan al zo ver van de zon verwijderd als ze vluchtige gassen zoals CO en CO2 uitstoten.. Als we dan vervolgens constateren dat 2014 UN271 volgens helderheidsmetingen tussen 100 en 370 km groot is kunnen we stellen dat er een enorme knoepert van een komeet onze kant uit komt. Nou zou je op twee manieren kunnen reageren op dit nieuws: 1) Hoera, een nieuwe Hale-Bopp komt onze kant uit, wanneer beginnen de waarnemingen; 2) Hellup, een nieuwe rampkomeet komt onze kant uit, we zijn verdoemd. Beide reacties zijn echter niet van toepassing. Want ondanks z’n grote afmeting zullen op aarde weinig spektakel beleven van 2014 UN271, of het nou positief of negatief is. Dat komt omdat 2014 UN271 in 2031 het dichtst bij de aarde komt, maar hij op grote afstand blijft. In 2014 stond hij nog op 29 AE (Astronomische Eenheden, de afstand tussen aarde en zon, 149 miljoen km) van de zon, dat was 4,3 miljard km. Bij z’n perihelium in 2031 zal 2014 UN271 10,9 AE van de zon staan, dat is net de afstand tot Saturnus. Hij blijft dus nog ver weg en ondanks de grootte van de komeetkern zal ‘ie in 2031 niet helderder worden dan Pluto, pakweg magnitude 13-16. Je hebt dan dus een flinke telescoop nodig om ‘m te kunnen zien.

Credit: NASA/Tony873004.

Die komeetachtige baan van 2014 UN271 is trouwens wel bijzonder, want die blijkt bijna loodrecht te staan op het baanvlak van het zonnestelsel (zie de illustratie hierboven). Men heeft berekend dat hij welgeteld 612.190 jaar doet over één omloop om de zon, waarbij aangetekend dat er ook berekeningen zijn die dit op 4,5 miljoen jaar houden. Het aphelium van de komeet – het punt in z’n baan het verste van de zon – is met een afstand van maar liefst 0,6 lichtjaar diep in de Oortwolk gelegen, de wolk van ijskoude komeetkernen die naar de voorspeller ervan, Jan Oort, is genoemd. Bron: Phys.org+ Wikipedia.

References[+]

References
1 Dat kan al zo ver van de zon verwijderd als ze vluchtige gassen zoals CO en CO2 uitstoten.

Leidse astronomen rekenen geschiedenis Oortwolk voor het eerst helemaal door

Artistieke weergave van de Oortwolk. De dichtheid is overdreven. (c) Pablo Carlos Budassi [CC BY-SA 4.0] via Wikimedia.

Het is een team van Leidse astronomen gelukt om de eerste 100 miljoen jaar van de geschiedenis van de Oortwolk door te rekenen. Tot nu toe waren alleen stukjes van de geschiedenis los van elkaar bestudeerd. De wolk met zo’n 100 miljard komeetachtige objecten vormt een enorme schil aan de rand van ons zonnestelsel. De sterrenkundigen publiceren hun allesomvattende simulatie en de gevolgen daarvan binnenkort in het vakblad Astronomy & Astrophysics.

De Oortwolk is in 1950 bedacht door de Nederlandse sterrenkundige Jan Hendrik Oort om te verklaren waardoor er steeds nieuwe kometen met langgerekte banen in ons zonnestelsel zijn. De wolk, die pas begint op meer dan 3000 keer de afstand aarde-zon, moet overigens niet verward worden met de Kuipergordel. Dat is de rand van brokken steen, gruis en ijs waarin de dwergplaneet Pluto zich bevindt en die relatief dicht om de zon draait op zo’n 30 tot 50 keer de afstand aarde-zon.

Losse gebeurtenissen verbonden

Hoe de Oortwolk precies gevormd moet zijn, bleef tot nu toe een raadsel. Dat komt doordat er een serie van gebeurtenissen plaatsvindt die een computer lastig in zijn geheel kan nabootsen. Sommige processen duurden slechts een paar jaar en vonden op relatief korte afstanden plaats, vergelijkbaar met de afstand aarde-zon. Andere processen duurden miljarden jaren en vonden plaats over lichtjaren afstand, vergelijkbaar met afstanden tussen sterren. Sterrenkundige en simulatie-expert Simon Portegies Zwart (Universiteit Leiden) legt uit: “Als je het geheel in een computer wilt doorrekenen, loop je onherroepelijk vast. Daarom waren er tot nu toe alleen maar losse gebeurtenissen gesimuleerd.”

De Leidse onderzoekers zijn, net als bij eerdere onderzoeken, van losse gebeurtenissen uitgegaan, maar nieuw is dat ze de gebeurtenissen vervolgens met elkaar weten te verbinden. Ze gebruikten bijvoorbeeld het eindresultaat van de eerste berekening als startpunt voor de volgende berekening. Zo konden ze de hele ontstaansgeschiedenis van de Oortwolk in kaart brengen.

Simulatie van de eerste 2 miljoen jaar in het leven van een planetoïde. De planetoïde wordt geboren in de buurt van de grote planeten Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunes. Door herhaalde interacties met die zware planeten wordt de planetoïde uiteindelijk de Oortwolk ‘ingeschopt’. (c) Portegies Zwart et al.

Kometen van binnen én van buiten zonnestelsel

De Oortwolk, zo bevestigen de Leidse simulaties, is een overblijfsel van de protoplenataire schijf met gas en stof waaruit ons zonnestelsel zo’n 4,6 miljard jaar geleden is ontstaan. De komeetachtige objecten in de Oortwolk komen grofweg van twee plekken uit het heelal. Het eerste deel van de objecten komt van dichtbij, uit ons eigen zonnestelsel. Het zijn brokstukken en planetoïden die door de grote planeten naar buiten zijn geslingerd. Bij sommige brokstukken is dat overigens niet gelukt en die bevinden zich nu nog in de planetoïdengordel tussen Mars en Jupiter. Het tweede deel van de objecten, zo denken de Leidse astronomen, komt van andere sterren. Toen de zon net was geboren, waren er nog een duizendtal andere sterren in de buurt. De Oortwolk kan kometen hebben ingevangen die oorspronkelijk bij die andere sterren hoorden.

Overigens konden de Leidse sterrenkundigen ook meteen een aantal gebeurtenissen weerleggen. Zo beargumenteren ze dat de Oortwolk relatief laat is gevormd. Dus al nadat de zon was weggekegeld uit de groep sterren waarin hij was geboren. Verder weerleggen de sterrenkundigen met hun simulaties ook de in 2005 geopperde hypothese dat de Oortwolk een gevolg zou zijn van de migratie van de reuzenplaneten in het zonnestelsel. Deze hypothese, die dus onjuist blijkt te zij, zou de vele oude kraters op de maan moet verklaren.

Complex maar niet uniek

“Met onze nieuwe berekeningen laten we zien dat de Oortwolk ontstond uit een soort kosmische samenzwering”, zegt Portegies Zwart, “Daarbij spelen nabije sterren, planeten en de Melkweg allemaal hun rol. Ieder van de afzonderlijke processen zouden op zichzelf de Oortwolk niet kunnen verklaren. Je hebt echt het samenspel en de juiste choreografie van ieder proces nodig. En dat blijkt overigens best logisch te verklaren uit de ontstaansgeschiedenis van de sterren. Dus hoewel de Oortwolk gecompliceerd gevormd wordt, is hij waarschijnlijk niet uniek.”

De onderzoekers vroegen zich tijdens de berekeningen geregeld af hoe zo’n ingewikkeld proces nou werkelijk kon plaatsvinden. Portegies Zwart: “De wanhoop speelde ons geregeld parten. Pas toen de berekeningen waren afgerond, vielen alle puzzelstukjes plotseling op hun plaats en zag het er allemaal eigenlijk heel natuurlijk en vanzelfsprekend uit. Dat vind ik een van de mooiste dingen aan wetenschapper zijn. Je ziet plotseling hoe verwrongen we decennialang hebben gedacht over dit probleem totdat het eigenlijk heel natuurlijk blijkt te zijn.”

Wetenschappelijk artikel

Oort cloud Ecology II: The chronology of the formation of the Oort cloud. Door: Simon Portegies Zwart, Santiago Torres, Maxwell X. Cai & Anthony G.A. Brown. Geaccepteerd voor publicatie in Astronomy & Astrophysics. Gratis preprint: https://arxiv.org/abs/2105.12816

Bron: Astronomie.nl.

Grote asteroïde 2021 KT1 scheert op 1 juni langs de Aarde

NASA heeft bekend gemaakt dat er op 1 juni a.s. een potentieel gevaarlijke asteroïde ter grootte van de Eiffeltoren met grote snelheid langs de aarde zal razen. Het gaat om de asteroïde 2021 KT1. De asteroïde heeft een geschatte diameter van 150 tot 330 meter. Als een asteroïde van die grootte inslaat op Aarde dan is de schade aanzienlijk. In het geval van 2021 KT1 hoeven we daar echter niet bang voor te zijn. De dichtste nadering tot de Aarde is op dinsdag 1 juni om 16:24 NL’se tijd (10:24 EDT), en de kleinste afstand bedraagt dan 7,24 miljoen kilometer. Dat is meer dan 19 keer de afstand tussen de Aarde en de Maan. De snelheid waarmee de rots voorbij zal vliegen ligt rond de 64.000 km per uur. Voor een baandiagram van 2021 KT1 zie hier.

Artistieke impressie asteroïde credits; NASA/JPL

NASA heeft deze asteroïde wel als potentieel gevaarlijk geclassificeerd en dat is niet omdat de asteroïde een direct gevaar is voor de Aarde maar omdat de asteroïde voldoet aan het classificatieschema dat NASA hanteert. Volgens NASA is een asteroïde potentieel gevaarlijk als het object (algemeen is de aanduiding PHO – potentieel gevaarlijke objecten) een diameter groter dan 150 meter heeft, en de baan van de asteroïde ooit de baan van de Aarde kruist op een afstand die kleiner is dan 7,5 miljoen kilometer. Dit komt overeen met 0,05 Astronomische Eenheden (1 AE is de gemiddelde afstand tussen de Aarde en de Zon = 150 miljoen km.). NASA, ESA, en andere internationale organisaties speuren de sterrenhemel actief af op zoek naar potentieel gevaarlijke asteroïden. Ze houden ongeveer 26.000 nabije-aarde-objecten (NEO) scherp in de gaten, het zijn de NEO’s waarvan de banen ze in de buurt van onze planeet brengen.Tot nu toe is ongeveer een derde van deze 26.000 grotere asteroïden waarvan men denkt dat die in de buurt van de Aarde kunnen komen, in kaart gebracht. Elke 10.000 jaar wordt verwacht dat een asteroïde groter dan 100 meter het aardoppervlak bereikt en grote vernietiging veroorzaakt. Bovendien zoeken de organisaties naar manieren om de Aarde te verdedigen tegen een asteroïde voordat die inslaat. NASA en ESA werken momenteel aan een project genaamd DART waarmee het mogelijk gevaarlijke asteroïden kan afbuigen. Lees meer over deze DART-missie hier op AB. Tijdens de ruimtemissie, die gepland staat voor 2022, zullen de ruimtevaartorganisaties een sonde laten crashen in een dubbele asteroïde, Didymos. Ook de NEOcam gaat ingezet worden voor planetaire verdediging, zie hier op AB. Bronnen: NASA/CNEOS, Newsweek, ESA Planetary Defense

Onverwachte dampen van zware metalen aangetroffen in kometen in ons zonnestelsel – en daarbuiten

De detectie van zware metalen in de atmosfeer van komeet C/2016 R2. Credit: ESO/L. Calçada, SPECULOOS Team/E. Jehin, Manfroid et al.

Nieuw onderzoek door een Belgisch team, dat gebruik maakte van gegevens van de Very Large Telescope (VLT) van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO), heeft uitgewezen dat in de atmosferen van kometen ijzer en nikkel voorkomen – zelfs in die op grote afstand van de zon. Onafhankelijk onderzoek door een Pools team, ook gebaseerd op ESO-gegevens, toont aan dat in de ijskoude interstellaire komeet 2I/Borisov eveneens nikkeldamp aanwezig is. Het is voor het eerst dat zware metalen, die doorgaans in hete omgevingen te vinden zijn, in de koude atmosferen van verre kometen zijn aangetroffen.

‘Het was een grote verrassing om ijzer- en nikkelatomen te detecteren in de atmosferen van alle ongeveer twintig kometen die we de afgelopen twee decennia hebben waargenomen, zelfs bij kometen in de koude ruimte ver van de zon’, zegt Jean Manfroid van de Universiteit van Luik, die leiding gaf aan het nieuwe onderzoek van kometen in ons zonnestelsel, waarvan de resultaten vandaag in Nature zijn gepubliceerd.

De detectie van nikkel in de atmosfeer van de interstellaire komeet 2I/Borisov. Credit: ESO/L. Calçada/O. Hainaut, P. Guzik and M. Drahus

Astronomen weten dat er in het stoffige en rotsachtige inwendige van kometen zware metalen voorkomen. Maar omdat vaste metalen gewoonlijk niet ‘sublimeren’ (gasvormig worden) bij lage temperaturen, verwachtten ze niet dat ze ze zouden aantreffen in de atmosferen van koude kometen die zich ver van de zon wagen. Nikkel- en ijzerdampen zijn nu zelfs gedetecteerd bij kometen die op meer dan 480 miljoen kilometer van de zon – meer dan drie keer de afstand aarde-zon – zijn waargenomen.

Het Belgische team heeft ontdekt dat komeet-atmosferen ongeveer gelijke hoeveelheden ijzer en nikkel bevatten. Doorgaans bevat materiaal in ons zonnestelsel, bijvoorbeeld dat in de zon en in meteorieten, ongeveer tien keer zoveel ijzer als nikkel. Dit nieuwe resultaat heeft daarom gevolgen voor ons begrip van het vroege zonnestelsel, al weet het team nog niet precies wat de implicaties ervan zijn.

‘Kometen zijn ongeveer 4,6 miljard jaar geleden gevormd in het zeer jonge zonnestelsel, en zijn sinds die tijd niet veranderd. In zekere zin zijn het astronomische fossielen’, zegt medeauteur Emmanuel Jehin, eveneens van de Universiteit van Luik.

Er was eens een blauwe komeet: komeet C/2016 R2 (PANSTARRS). Credit: ESO/SPECULOOS Team/E. Jehin.

Hoewel het Belgische team deze ‘fossiele’ objecten al bijna twintig jaar onderzoekt met ESO’s VLT, hadden ze de aanwezigheid van nikkel en ijzer in hun atmosferen tot nu toe niet opgemerkt. ‘Deze ontdekking is jarenlang aan onze aandacht ontsnapt’, aldus Jehin.

Het team maakte gebruik van gegevens van het Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph (UVES)-instrument van ESO’s VLT. Daarbij zijn, met behulp van een techniek die spectroscopie wordt genoemd, de atmosferen van kometen op verschillende afstanden van de zon onderzocht. Met deze techniek kunnen astronomen de chemische samenstelling van kosmische objecten analyseren: elk chemisch element laat een unieke vingerafdruk achter – een reeks lijnen – in het lichtspectrum van deze objecten.

Het Belgische team ontdekte zwakke, niet-geïdentificeerde spectraallijnen in hun UVES-gegevens, die bij nader inzien aan neutrale atomen van ijzer en nikkel konden worden toegeschreven. Een van de redenen waarom de zware elementen moeilijk aantoonbaar waren, is dat ze in zeer kleine hoeveelheden voorkomen. Het team schat dat er voor elke honderd kilogram water in de atmosfeer van een komeet slechts ongeveer één gram ijzer en ruwweg evenveel nikkel aanwezig is.

‘Gewoonlijk is er tien keer meer ijzer dan nikkel, maar in deze komeet-atmosferen troffen we beide elementen in ongeveer gelijke hoeveelheden aan. Daaruit leiden we af dat deze elementen wellicht afkomstig zijn van een speciaal soort materiaal op het oppervlak van de komeetkern, dat bij vrij lage temperatuur sublimeert en ongeveer evenveel ijzer als nikkel afgeeft’, aldus Damien Hutsemékers, die tevens lid is van het Belgische onderzoeksteam van de Universiteit van Luik.

Opname van de interstellaire komeet 2I/Borisov, vastgelegd met de VLT. Credit: ESO/O. Hainaut.

Hoewel het team nog niet zeker weet welk materiaal dit zou kunnen zijn, zullen nieuwe instrumenten, zoals de Mid-infrared ELT Imager and Spectrograph (METIS) van ESO’s toekomstige Extremely Large Telescope (ELT), onderzoekers wellicht in staat stellen om de bron van de ijzer- en nikkelatomen in de atmosferen van deze kometen op te sporen.

Het Belgische team hoopt dat hun werk de weg zal banen voor toekomstig onderzoek. ‘Nu zullen mensen in de gearchiveerde gegevens van andere telescopen naar die lijnen gaan zoeken’, zegt Jehin. ‘We denken dat dit de aanzet zal geven tot nieuw onderzoek op dit terrein.’

Interstellaire zware metalen

Een andere opmerkelijk onderzoek waarvan de resultaten vandaag in Nature zijn gepubliceerd, toont aan dat er ook zware metalen voorkomen in de atmosfeer van de interstellaire komeet 2I/Borisov. Toen dit object – de eerste buitenaardse komeet die ons zonnestelsel heeft bezocht – ongeveer anderhalf jaar geleden voorbijkwam, heeft een Pools team het waargenomen met de X-shooter-spectrograaf van ESO’s VLT. Daarbij hebben de astronomen ontdekt dat de koude atmosfeer van 2I/Borisov gasvormige nikkel bevat.

‘Aanvankelijk konden we maar moeilijk geloven dat atomaire nikkel werkelijk op zo’n grote afstand van de zon aanwezig kon zijn in 2I/Borisov. We hebben alles talloze keren moeten controleren voordat we onszelf uiteindelijk konden overtuigen’, zegt onderzoeksauteur Piotr Guzik van de Jagiellonische Universiteit in Krakau, Polen. De ontdekking is verrassend omdat, tot aan de twee onderzoeken die vandaag zijn gepubliceerd, gassen met atomen van zware metalen alleen zijn waargenomen in hete omgevingen, zoals in de atmosferen van ultrahete exoplaneten of verdampende kometen die te dicht bij de zon kwamen. Maar 2I/Borisov werd waargenomen toen hij zich ongeveer 300 miljoen kilometer van de zon bevond – ongeveer tweemaal de afstand aarde-zon.

Het gedetailleerd onderzoeken van interstellaire objecten is cruciaal voor de wetenschap, omdat zij waardevolle informatie bevatten over de verre planetenstelsels waar ze vandaan komen. ‘Plotseling begrepen we dat gasvormige nikkel aanwezig is in komeet-atmosferen in andere delen van het Melkwegstelsel’, zegt co-auteur Micha? Drahus, eveneens van de Jagiellonische Universiteit.

De Poolse en Belgische onderzoeken tonen aan dat 2I/Borisov en de kometen van ons zonnestelsel nog meer gemeen hebben dan tot nu toe werd gedacht. ‘Stel je eens voor: in andere planetenstelsels komen kometen voor die als twee druppels water op die in ons eigen zonnestelsel lijken – hoe cool is dat?’, concludeert Drahus. Bron: ESO.

Eerste interstellaire komeet is mogelijk de meest ongerepte die ooit is gevonden

Opname van de interstellaire komeet 2I/Borisov, vastgelegd met de VLT. Credit:
ESO/O. Hainaut

Nieuwe waarnemingen met de Very Large Telescope (VLT) van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) wijzen erop dat de komeet 2I/Borisov – de tweede en meest recente interstellaire bezoeker aan ons zonnestelsel – een van de meest ongerepte is die ooit is waargenomen. Astronomen vermoeden dat de komeet hoogstwaarschijnlijk nooit eerder in de buurt van een ster is geweest en een onverstoord overblijfsel was van de wolk van gas en stof waaruit hij is ontstaan.

2I/Borisov werd in augustus 2019 ontdekt door amateur-astronoom Gennady Borisov, en een paar weken later bleek dat het object van ver buiten ons zonnestelsel afkomstig moest zijn. ‘2I/Borisov zou wel eens de eerste echt maagdelijke komeet kunnen zijn die ooit is waargenomen’, zegt Stefano Bagnulo van de Armagh Sterrenwacht en Planetarium in Noord-Ierland (VK), die leiding gaf aan nieuw onderzoek waarvan de resultaten vandaag in Nature Communications zijn gepubliceerd. Het onderzoeksteam denkt dat de komeet, tot aan zijn vlucht langs de zon in 2019, nooit in de buurt van een ster was geweest.

Bagnulo en zijn collega’s gebruikten het FORS2-instrument van ESO’s VLT, in het noorden van Chili, om 2I/Borisov nauwgezet te onderzoeken met behulp van een techniek die polarimetrie [1]Polarimetrie is een techniek waarmee de polarisatie van licht wordt gemeten. Licht raakt bijvoorbeeld gepolariseerd wanneer het door bepaald materiaal heen gaat, zoals de glazen van een polariserende … Continue reading heet. Omdat deze techniek vaak wordt gebruikt bij het onderzoek van kometen en andere kleine hemellichamen in ons zonnestelsel, kon het team de interstellaire bezoeker vervolgens vergelijken met onze lokale kometen.

Artistieke impressie van het oppervlak van de interstellaire komeet 2I/Borisov. Credit:
ESO/M. Kormesser

De astronomen ontdekten dat de polarimetrische eigenschappen van 2I/Borisov duidelijk afwijken van die van de kometen in ons eigen zonnestelsel, met uitzondering van Hale-Bopp. Komeet Hale-Bopp trok eind jaren 90 van de vorige eeuw veel aandacht, omdat hij gemakkelijk te zien was met het blote oog, en ook omdat hij een van de meest ongerepte kometen was die astronomen ooit hadden gezien. Vermoed wordt dat Hale-Bopp voor zijn meest recente passage pas één keer eerder in de buurt van de zon was geweest en daardoor nog maar nauwelijks was aangetast door de zonnewind en -straling. Daardoor vertoont zijn samenstelling sterke overeenkomsten met de wolk van gas en stof waaruit hij – en de rest van het zonnestelsel – ongeveer 4,5 miljard jaar geleden is ontstaan.

Door de polarisatie en de kleur van 2I/Borisov te analyseren, om zo meer te weten te komen over zijn samenstelling, is het onderzoeksteam nu tot de conclusie gekomen dat deze komeet nog maagdelijker is dan Hale-Bopp. Dit betekent dat hij de onaangetaste signaturen met zich draagt van de wolk van gas en stof waaruit hij is ontstaan.

‘Het feit dat de twee kometen opvallende overeenkomsten vertonen, wijst erop dat de omgeving waar 2I/Borisov vandaan komt qua samenstelling niet erg verschilt van het vroege zonnestelsel,’ zegt medeauteur Alberto Cellino van de Astrofysische Sterrenwacht van Torino – onderdeel van het Nationale Instituut voor Astrofysica (INAF), Italië.

Olivier Hainaut, een astronoom bij ESO in Duitsland die kometen en andere kleine objecten die de aarde dicht kunnen naderen onderzoekt, maar zelf niet bij dit onderzoek betrokken was, valt Cellino bij. ‘De conclusie dat 2I/Borisov anders is dan andere kometen, met uitzondering van Hale-Bopp, staat als een huis,’ zegt hij. ‘Het is heel aannemelijk dat ze onder sterk vergelijkbare omstandigheden zijn ontstaan.’

Artistieke impressie van het oppervlak van de interstellaire komeet 2I/Borisov (close-up). Credit:
ESO/M. Kormesser

‘Het opduiken van 2I/Borisov uit de interstellaire ruimte gaf ons de unieke gelegenheid om de samenstelling te onderzoeken van een komeet die uit een ander planetenstelsel afkomstig is, en te onderzoeken of het materiaal dat deze komeet verliest in welk opzicht dan ook afwijkt van dat van onze ‘inheemse’ kometen,’ legt Ludmilla Kolokolova van de Universiteit van Maryland (VS), die wel bij het in Nature Communications gepubliceerde onderzoek betrokken was, uit.

Bagnulo hoopt dat astronomen voor het einde van dit decennium nog een betere kans krijgen om een interstellaire komeet te onderzoeken. ‘ESA is van plan om in 2029 een ruimtesonde te lanceren die een volgend interstellair object zou kunnen bereiken, mits het een geschikte koers volgt,’ zegt hij, verwijzend naar een komende missie van het Europese ruimteagentschap ESA.

Een voorgeschiedenis gehuld in stof

Zelfs zonder ruimtemissie kunnen astronomen, met behulp van de vele telescopen op aarde, meer inzicht krijgen in de diverse eigenschappen van interstellaire kometen zoals 2I/Borisov. ‘Stel je eens voor hoeveel geluk we hadden dat een komeet uit een planetenstelsel lichtjaren hiervandaan bij toeval bij ons kwam buurten,’ zegt Bin Yang, ESO-astronoom in Chili, die de tocht van 2I/Borisov door ons zonnestelsel eveneens aangreep om deze geheimzinnige komeet te onderzoeken. De resultaten van haar team zijn gepubliceerd in Nature Astronomy.

Yang en haar team gebruikten gegevens van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), waarin ESO partner is, en van ESO’s VLT om de stofdeeltjes van 2I/Borisov te onderzoeken en zo meer te weten te komen over het thuisstelsel van de komeet.

Ze ontdekten dat de coma van 2I/Borisov – het omhulsel van stof rond de kern van komeet – compacte gruisdeeltjes van minstens een millimeter groot bevat. Daarnaast stelden zij vast dat de verhouding tussen de hoeveelheden koolstofmonoxide en water in de komeet drastisch veranderde tijdens diens nadering van de zon. Het team, waar ook Olivier Hainaut deel van uitmaakt, zegt dat dit erop wijst dat de komeet uit materialen bestaat die op verschillende plekken in diens planetenstelsel zijn gevormd.

De waarnemingen van Yang en haar team doen vermoeden dat er in het thuisstelsel van 2I/Borisov vermenging heeft plaatsgevonden tussen materie uit de omgeving van zijn ster en materie verder daarvandaan. Mogelijk is deze vermenging veroorzaakt door grote gasplaneten die met hun sterke zwaartekracht de materie in het stelsel in beroering hebben gebracht. Astronomen denken dat iets soortgelijks zich ook vroeg in de geschiedenis van ons eigen zonnestelsel heeft afgespeeld.

Hoewel 2I/Borisov de eerste interstellaire komeet was die onze zon passeerde, was hij niet de eerste interstellaire bezoeker. Het eerste interstellaire object dat tijdens een bezoek aan ons zonnestelsel is waargenomen, en in 2017 eveneens met ESO’s VLT is waargenomen, was ‘Oumuamua. ‘Oumuamua werd aanvankelijk als komeet geclassificeerd, maar omdat hij geen coma vertoonde wordt hij inmiddels als een planetoïde beschouwd.

Vakartikelen

De resultaten van het onderzoek dat in het eerste deel van dit persbericht aan bod komt zijn te vinden in het artikel ‘Unusual polarimetric properties for interstellar comet 2I/Borisov’ dat in Nature Communications verschijnt (doi: 10.1038/s41467-021-22000-x). Het tweede deel van het persbericht heeft betrekking op het onderzoek ‘Compact pebbles and the evolution of volatiles in the interstellar comet 2I/Borisov’ dat in Nature Astronomy verschijnt (doi: 10.1038/s41550-021-01336-w).

Bron: ESO.

References[+]

References
1 Polarimetrie is een techniek waarmee de polarisatie van licht wordt gemeten. Licht raakt bijvoorbeeld gepolariseerd wanneer het door bepaald materiaal heen gaat, zoals de glazen van een polariserende zonnebril of het stof van een komeet. Door de eigenschappen te onderzoeken van zonlicht dat door kometenstof is gepolariseerd, kunnen wetenschappers inzicht krijgen in de fysische en chemische eigenschappen van kometen.