Misschien wordt het tijd om de film Deep Impact niet meer te classificeren als sciencefiction. Astronomen van de gerenommeerde Amerikaanse Yale-universiteit hebben namelijk het plan opgevat om min of meer zoals in de Hollywood-film gebeurt, een interstellaire asteroïde die door ons zonnestelsel scheert, te beschieten. Dat willen ze niet doen met een vernietigende icbm, om de aarde van de ondergang te redden, maar met een klein projectiel, dat een stofwolk moet veroorzaken. Een ruimtevaartuig kan dan het puin dat als gevolg van de inslag de ruimte in wordt geblazen, onderzoeken om meer over de asteroïde te weten te komen. Een soortgelijke missie met de naam Deep Impact heeft al in 2005 plaatsgevonden en onderzoekers willen dit kunststukje herhalen bij een interstellair object dat in de toekomst in het zonnestelsel wordt waargenomen.
Hieronder bespreken we wat interstellaire asteroïden voor objecten zijn, hoeveel we er al hebben waargenomen, welke technologie nodig is om ze te detecteren en op welke manier wetenschappers de bezoeker onder vuur willen nemen.
'Inheemse' asteroïden en kometen
Asteroïden en kometen scheren regelmatig door ons zonnestelsel en met enige regelmaat komen ze relatief dicht bij de aarde. Het kunnen kleine, maar ook enorme exemplaren zijn, zoals de komeet Hale-Bopp, die in 1997 mede door de gaswolk om de kern en zijn heldere staart ook zonder telescoop of verrekijker eenvoudig was te zien aan de nachtelijke hemel. Dit gevaarte had een kern met een straal van grofweg 30km. Veel vaker zijn het veel kleinere objecten, die opbranden in de atmosfeer. Het kan echter ook gaan om nog altijd relatief kleine asteroïden van ongeveer 100m. Een voorbeeld daarvan is 2010 WC9, die op 15 mei op een afstand van 200.000km 'rakelings' langs de aarde schoot. Stel dat het rotsblok wel was ingeslagen, dan had het lokaal aanzienlijke schade kunnen aanrichten. Deze asteroïde is namelijk groter dan de Tsjeljabinsk-meteoroïde, die in 2013 in het Russische Oeralgebied ontplofte en flink wat gesprongen ruiten en gewonden tot gevolg had.
Wat al deze kometen en asteroïden, waarvan er 750.000 in kaart zijn gebracht, met elkaar gemeen hebben, is dat ze op kosmische schaal niet bepaald van ver komen. Ze hebben elliptische banen om de zon en aangenomen wordt dat ze afkomstig zijn van de Kuipergordel of de Oortwolk. De zogeheten lang-periodieke kometen met omloopbanen van duizenden jaren, zoals Hale-Bobb, zijn waarschijnlijk afkomstig van de Oortwolk, een bolvormige wolk met een straal van een of twee lichtjaar, die zich volgens de hypothese van de in 1992 overleden Nederlandse astronoom Jan Hendrik Oort rondom ons zonnestelsel bevindt. Kort-periodieke kometen zijn afkomstig van de dichterbij gelegen Kuipergordel. Kortom, ze zijn allemaal afkomstig uit ons zonnestelsel.
Een bezoeker van ver
Er zijn echter ook exemplaren die van veel verder komen en waarvan de oorsprong onbekend is. De astronoom Alan Stern voorspelde al in 1997 dat we op een dag een interstellair object zouden waarnemen dat afkomstig is uit een ander zonnestelsel. Zijn voorspelling kwam zo'n twintig jaar later uit; ons zonnestelsel werd vorig jaar met een bezoek vereerd door de asteroïde Oumuamua. Het object, waarvan de naam Hawaiiaans is voor 'eerste bezoeker van ver', werd in oktober 2017 ontdekt en is uiteindelijk geclassificeerd als asteroïde. Kometen bevatten nogal wat ijs, dat samen met onder meer stof de kenmerkende staart oplevert. Zodra het object in de buurt van de zon komt, verdampt het ijs en ontstaat een ring om de komeet, waarbij zich de kenmerkende staart vormt, waarvan het plasmagedeelte altijd van de zon af staat. Van dit alles was bij Oumuamua geen sprake; het bleek een rotsblok zonder ijs en dus een asteroïde.
/i/2001987669.gif?f=imagegallery)
Oumuamua werd op 19 oktober ontdekt toen zij de zon, Mercurius en Venus al achter zich had gelaten. Enkele dagen daarvoor vloog het object op een afstand van ruim 24 miljoen kilometer langs de aarde. Deze maand kruist de asteroïde de baan van Jupiter en in januari 2019 passeert ze Saturnus' baan om de zon. De baan van Neptunus wordt pas in 2022 bereikt. Het rotsblok kwam ons zonnestelsel binnen met een snelheid van ruim 90.000km/u en haalde door de zwaartekrachtwerking van de zon een duizelingwekkende snelheid van zo'n 315.000km/u in de buurt van de zon.
/i/2001987697.jpeg?f=imagegallery)
Door de extreem hoge snelheden konden astronomen Oumuamua slechts een dag of tien volgen. Mede daardoor is er nog veel onduidelijk over de bijzondere asteroïde. Op basis van metingen met een spectrometer is vastgesteld dat het oppervlak van het object een donkere, rode kleur heeft, maar het is onduidelijk waaruit het object is samengesteld. Ook over de vorm is geen zekerheid. Variaties in de helderheidscurven duidden op een extreem langgerekte asteroïde, wat volgens astronomen erg ongewoon is. Naar schatting is het gevaarte zo'n vierhonderd meter lang en scheert het niet stabiel als een raket door het zonnestelsel, maar roteert het om de dwarsas.
Oumuamua lijkt afkomstig uit de omgeving van de heldere ster Vega, in het noordelijke sterrenbeeld Lyra, maar het kan ook zijn dat de asteroïde niet afkomstig is uit een specifiek systeem en honderden miljoenen jaren door de Melkweg heeft gedwaald voordat ze ons zonnestelsel aandeed.
Een tweede interstellaire, blijvende immigrant?
Onlangs hebben twee astronomen een tweede asteroïde, die in 2014 voor het eerst is waargenomen, aangemerkt als afkomstig van buiten ons zonnestelsel. De asteroïde met de naam 2015 BZ509 heeft een doorsnede van ongeveer 3km. Volgens de onderzoekers is dit rotsblok niet zoals Oumuamua op doortocht om uiteindelijk ons zonnestelsel weer achter zich te laten, maar heeft 2015 BZ509 zich al in de vroege beginjaren van ons zonnestelsel hier gevestigd. 2015 BZ509 bevindt zich dus in een baan om de zon. Het merkwaardige aan deze asteroïde is dat ze niet, zoals de planeten, tegen de klok in beweegt; ze draait in tegengestelde richting om de zon, waarbij de baan deels samenvalt met die van Jupiter.
Waar komt de conclusie vandaan dat BZ509 hier al zo enorm lang is en van buiten ons zonnestelsel komt? In eerdere onderzoeken is altijd aangenomen dat de banen van asteroïden die tussen de grote planeten Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus bewegen, na maximaal tienduizend jaar niet meer stabiel zijn. De zwaartekracht van deze gasreuzen houdt de banen van de asteroïden gedurende lange tijd stabiel, maar dat houdt op den duur op. De onderzoekers stellen echter dat de baan van BZ509 al 4,5 miljard jaar door Jupiter stabiel wordt gehouden, wat mede kan worden veroorzaakt door het formaat van de asteroïde en haar specifieke baan om de zon.
Om meer te kunnen zeggen over de baan en de oorsprong van BZ509, hebben de wetenschappers een computermodel gemaakt van ons huidige zonnestelsel met een miljoen klonen van BZ509, waarbij de baan van elk exemplaar kleine afwijkingen kreeg. De simulatie werd gedraaid gedurende virtueel 4,5 miljard jaar. Voor die periode is gekozen omdat de planeten in ons zonnestelsel zich 4,5 miljard jaar geleden hebben gevormd. De meeste exemplaren bleken tijdens de simulatie op de zon te botsen of uit ons zonnestelsel te worden geduwd. De helft hield het zeven miljoen jaar vol, maar 46 asteroïden bleken zich stabiel door ons zonnestelsel te bewegen, waarbij 27 rotsblokken een baan hadden die sterk op die van BZ509 leek.
Een van de onderzoekers, Fathi Namouni, heeft tegen The Guardian gezegd dat de vondst van zoveel asteroïden die gedurende 4,5 miljard jaar een stabiele baan hebben, volledig onverwacht was. Omdat 4,5 miljard jaar geleden alle objecten, planeten, asteroïden en kometen in ons zonnestelsel zich in dezelfde richting bewogen, moet BZ509 volgens haar wel van buiten ons zonnestelsel komen. Dat zou ook de tegengestelde baan verklaren. Vermoedelijk heeft de zwaartekracht van Jupiter BZ509 in een stabiele baan om de zon gebracht.
Overigens wordt de conclusie dat BZ509 interstellaire wortels heeft, niet door iedereen gedeeld, mede omdat Namouni geen simulatie heeft voor hoe BZ509 vanuit een ander systeem in het zonnestelsel is terechtgekomen. Volgens twee astronomen kan het rotsblok ook gewoon afkomstig zijn uit de Oortwolk en zij wijzen erop dat er wel meer objecten met de klok mee om de zon draaien, zoals komeet Halley.
Enorme camera's, spiegels en heel veel data
Oumuamua is vast niet de eerste verre bezoeker geweest, maar wel de eerste bij ons bekende interstellaire bezoeker. Astronomen van de ESO denken dat er elk jaar wel een Oumuamua-achtige instellaire asteroïde door het binnenste deel van het zonnestelsel vliegt. De astronomen van Yale die het plan hebben beschreven om in de toekomst een interstellaire asteroïde te beschieten, schatten dat er in het heelal misschien wel 1016 maal zoveel Oumuamua-achtige objecten zijn te vinden als er sterren zijn. Dat we ze nog vaker gaan zien, is dan ook heel aannemelijk, al zijn ze tot nu toe nauwelijks ontdekt, mede doordat ze moeilijk te vinden zijn.
Voor een belangrijk deel hangt dat samen met de capaciteit van de bestaande telescopen, die eigenlijk nu pas goed genoeg is om dergelijke moeilijk te detecteren objecten te kunnen waarnemen. Oumuamua en BZ509 zijn ontdekt door Pan-Starrs, een systeem dat specifiek is ingericht om near-Earth objects te detecteren. Het systeem bestaat uit twee 1,8m-telescopen en bevindt zich in het Haleakala Observatory in Hawaii. Beide telescopen zijn voorzien van een digitale camera met een enorme resolutie van tussen de 1,4 en 1,5 miljard pixels. Elke nacht wordt een deel van de hemel geobserveerd met een serie van vier opnames die elk ongeveer een uur duren.
De beelden die dat oplevert, worden met elkaar vergeleken, waarbij objecten die tussen de uuropnames bewegen, worden geïdentificeerd. In het geval van een object dat een merkwaardige beweging vertoont en daardoor wellicht een near-Earth object is, wordt de informatie direct doorgegeven aan een mondiaal netwerk van telescopen om nadere waarnemingen te doen. Pan-Starrs heeft meer dan de helft van alle grotere near-Earth objects met een diameter van 140 meter of groter gedetecteerd en sinds 2014 ook meer dan de helft van alle nieuwe kometen.
/i/2001999287.jpeg?f=imagemedium)
Het kan echter nog beter en daar moet de Large Synoptic Survey Telescope voor zorgen. Deze nog in aanbouw zijnde telescoop in het Chileense Andes-gebergte zal elke nacht achthonderd panoramische afbeeldingen schieten met zijn camera, die een resolutie van 3,2 gigapixel heeft. De drie spiegels brengen de hele zichtbare hemel twee keer per week in beeld, waarbij de primaire spiegel een diameter van 8,4 meter heeft. Elke nacht levert dat 30TB aan data op, waarbij een geavanceerd datasysteem nieuwe en eerder genomen afbeeldingen met elkaar vergelijkt om bijvoorbeeld veranderingen in de helderheid en positie van objecten in kaart te brengen. Het kan dan gaan om verre sterrenstelselclusters, maar ook om kleine asteroïden die zich relatief dicht bij de aarde bevinden. In 2019 wordt de LSST voor het eerst in gebruik genomen en in 2022 zal de telescoop volledig operationeel zijn.
De onderscheppingsmissie
Volgens de astronomen van Yale zal Pan-Starrs slechts elke paar jaar een Oumuamua-achtig object detecteren, terwijl de LSST jaarlijks naar verwachting meer van deze objecten zal waarnemen. Deze aanzienlijk grotere kans om dergelijke interstellaire objecten te vinden, maakt het volgens de astronomen mogelijk om een te ontdekken interstellaire asteroïde met een bezoekje te vereren. Ook als de zeer geavanceerde Large Synoptic Survey Telescope vanaf 2022 volledig operationeel is, hebben we de objecten nog lang niet voor het uitzoeken. Volgens de Yale-astronomen kan de LSST ongeveer 1,6 procent van alle inkomende interstellaire objecten detecteren die zich binnen een afstand van 10AE tot de zon bevinden. Een AE staat voor de gemiddelde afstand tussen de aarde en zon, ongeveer 149,6 miljoen kilometer.
Een interstellaire asteroïde op bijvoorbeeld 5AE van de zon is nog altijd zeer ver weg en eigenlijk buiten bereik. Als een dergelijk object moet worden onderschept, moet het een stuk dichterbij komen. De wetenschappers gaan uit van een missie waarbij het doelwit relatief dicht bij de aarde komt, binnen 1AU tot de zon. Dat is nodig omdat er dan minder raketbrandstof nodig is en de raket minder ver hoeft te vliegen om het rotsblok te onderscheppen. Volgens de onderzoekers zal de LSST gemiddeld elke tien jaar een keer een interstellair object vinden waarbij een onderscheppingsmissie een kans van slagen heeft. Daarbij wordt uitgegaan van de capaciteiten van de Falcon Heavy-raket van SpaceX. Op papier is het idee dat er een raket klaarstaat om direct op te stijgen zodra LSST een geschikte kandidaat heeft gevonden. Er is gekozen voor de Falcon Heavy, omdat deze raket in staat is om een relatief zware lading in de ruimte te brengen. Afhankelijk van de afstand van het object zal een flink gewicht aan brandstof nodig zijn en ook nog eens in totaal 400kg voor alleen al de verscheidene projectielen voor de impact.
Op het moment dat LSST bijtijds een kandidaat heeft gevonden, zodat er genoeg tijd is om de asteroïde daadwerkelijk te onderscheppen, wordt de trekker overgehaald. Althans, het gaat niet om een afgevuurd projectiel gevuld met een explosief mengsel; het door de Falcon Heavy vervoerde ruimtevaartuig zal diverse impactors met zich meedragen, projectielen waarvan er een of meer op de asteroïde worden afgevuurd, waarbij de kinetische energie dermate hoog is dat er bij de inslag een pluim aan stof en puin de ruimte in wordt geblazen. De ruimtesonde van waaraf het projectiel wordt afgevuurd, zal het tafereel vastleggen en met de aanwezige spectrometer analyseren uit welke materialen de oppervlakte en het binnenste van de asteroïde bestaat.
Dit klinkt als sciencefiction, maar in 2005 is een dergelijke missie al tot een goed einde gebracht. De Deep Impact-missie van de NASA had Tempel 1 als doelwit, een komeet met een omlooptijd van 5,7 jaar die tijdens zijn baan om de zon relatief dicht bij Jupiter komt. Het gebruikte projectiel woog ongeveer 370kg en bestond uit koper, omdat werd aangenomen dat koper niet te vinden zou zijn op de komeet. Daardoor zou de vondst van koper bij de spectroscopische metingen kunnen worden genegeerd. Daar kwam nog eens 650kg bij in de vorm van de sonde die onder meer de impactor huisvestte, en daarnaast bestond uit twee camera's en een spectrometer.
Het projectiel is niet van korte afstand afgevuurd, alsof het een granaat is. Op 3 juli kwam het ruimtevaartuig in de buurt van Tempel 1, waarbij het werd opgesplitst. Het projectiel werd losgekoppeld van de moedersonde met de camera en de spectrometer. De motoren van het projectiel zorgden ervoor dat het op ramkoers met de komeet kwam. Ongeveer een dag na de ontkoppeling klapte het projectiel met een relatieve snelheid van 37.000km/u op Tempel 1, goed voor een kinetische energie die gelijkstaat aan 4,7 ton TNT. Dit leverde een krater van 150 meter op.
Waarom laten we de objecten niet ongemoeid?
Het is niet bepaald gastvrij om een interstellaire reiziger te begroeten met de inslag van een koperen projectiel. Het kan echter wel leiden tot mogelijke antwoorden op een aantal vragen die tot nu toe onbeantwoord zijn gebleven. Hoe komt het bijvoorbeeld dat de interstellaire asteroïde Oumuamua geen oplichtende gaswolk en staart had, en dus geen komeet is, zoals eigenlijk werd verwacht. De samenstelling van deze bezoekers kan iets zeggen over hoe en waar het ding is ontstaan. Stel dat het zou zijn gelukt om te onderzoeken waar BZ509 uit bestaat, dan had dat wellicht informatie opgeleverd over de omstandigheden ten tijde van het ontstaan van het zonnestelsel, aangezien dit object er 4,5 miljard jaar geleden al was.
Er kunnen zelfs aanwijzingen worden gevonden die nieuw licht werpen op het ontstaan van leven. In de pluim met puin die na de inslag bij Tempel 1 ontstond, zijn materialen gevonden die koolstof bevatten, waaruit geconcludeerd kan worden dat kometen en asteroïden wellicht een behoorlijke hoeveelheid organisch materiaal in zich hebben, wat wellicht ooit aan de basis stond van het leven op aarde. Het is daarom natuurlijk de vraag of een dergelijke vondst ook wordt gedaan bij asteroïden die van buiten ons zonnestelsel komen. En als de chemische samenstelling van interstellaire objecten vergelijkbaar is met de materialen van objecten uit ons zonnestelsel, kan dat ook iets zeggen over hoe uniek ons planetenstelsel is.
Zover is het allemaal nog lang niet. De LSST is voorlopig nog niet operationeel en het is vooralsnog dan ook de vraag of de telescoop echt een flinke stap vooruit betekent voor de detectie van asteroïden en kometen. Als een onderscheppingsmissie een kans van slagen wil hebben, moet het interstellaire object in een vroeg stadium worden ontdekt en ook dicht bij de aarde komen. Bovendien heeft de waarschijnlijk benodigde Falcon Heavy-raket sinds de testlancering op 6 februari nog geen echte vlucht gemaakt met vracht. Als alle voorwaarden voor een succesvolle missie aanwezig zijn, dan nog is het afwachten of het lukt. Het pad van een voorbijrazend rotsblok, dat op bepaalde momenten misschien wel met een snelheid van 315.000km/u vliegt, moet op het juiste moment worden gekruist. Dat alleen al is geen sinecure.
/i/1241362271.png?f=fpa)
:strip_exif()/i/1334558372.gif?f=fpa)
/i/1317819995.png?f=fpa)
/i/1261474170.png?f=fpa)
/u/331889/crop5f2189ef5e04d.png?f=community){kind=small}
.
:strip_icc():strip_exif()/u/64029/crop5b4e6ed3481f4_cropped.jpeg?f=community){kind=small}
:strip_exif()/u/219668/crop6818d9983dc68_cropped.webp?f=community){kind=small}
:strip_icc():strip_exif()/u/288493/dce%2520strontkop%2520avatar-60x60.jpg?f=community){kind=avatar}
:strip_exif()/u/376402/crop6053bacb2712b_cropped.gif?f=community){kind=small}
:strip_exif()/u/481554/crop5a9ffc5d3aef6_cropped.gif?f=community){kind=small}
/u/358519/crop682ddc8c67fc2_cropped.png?f=community){kind=small}
:strip_icc():strip_exif()/u/206770/crop58d7bc261ea34.jpeg?f=community){kind=small}
/u/411173/Untitled.png?f=community){kind=small}
:strip_exif()/u/284473/crop598caffe294d9.gif?f=community){kind=small}
:strip_icc():strip_exif()/u/147331/crop5a2d7f680544c.jpeg?f=community){kind=small}
:strip_exif()/u/428982/crop5cf517fd8b217.gif?f=community){kind=small}
:strip_icc():strip_exif()/u/391415/50x50%2520avatar.jpg?f=community){kind=avatar}
:strip_exif()/u/7013/spunky_main.gif?f=community){kind=small}
:strip_icc():strip_exif()/u/538971/crop5bf5dc291069f_cropped.jpeg?f=community){kind=small}
maar ik bekijk gewoon de opties :strip_exif()/u/27688/level42princess1.gif?f=community){kind=small}
:strip_icc():strip_exif()/u/116283/crop5814e3224425d_cropped.jpeg?f=community){kind=small}
:strip_icc():strip_exif()/u/299339/anonpict.jpg?f=community){kind=small}
:strip_exif()/u/10069/neutron1.gif?f=community){kind=small}
/u/164057/crop621916695ff29_cropped.png?f=community){kind=small}
/u/414606/crop61fc2908c41cc_cropped.png?f=community){kind=small}
/u/342375/crop5e13205150e40_cropped.png?f=community){kind=small}
:strip_icc():strip_exif()/u/285051/teaglass_tweakers.jpg?f=community){kind=small}
:strip_exif()/u/41481/bureaukijkert.gif?f=community){kind=small}
/u/814277/crop57d1c64978c88.png?f=community){kind=small}