Astronomen hebben iets waargenomen wat mogelijk een zeldzame kosmische catastrofe is die zich 11.000 lichtjaar verderop afspeelt. Een ogenschijnlijk gewone, zonachtige ster begon plotseling hevig te flikkeren, wat wetenschappers voor een raadsel stelde, totdat ze zich realiseerden dat de vreemde verduistering werd veroorzaakt door enorme wolken van heet stof en puin die langs de ster dreven. De meest waarschijnlijke verklaring is een gewelddadige botsing tussen twee planeten, waarbij twee werelden op elkaar botsten en gloeiend materiaal door het hele stelsel verspreidden.
Anastasios (Andy) Tzanidakis was bezig met het bekijken van gearchiveerde telescoopwaarnemingen uit 2020 toen hij iets ongewoons opmerkte. Een ogenschijnlijk gewone ster genaamd Gaia20ehk gedroeg zich op een manier die astronomen zelden zien. Gaia20ehk ligt op ongeveer 11.000 lichtjaar van de aarde, in de buurt van het sterrenbeeld Pupis, en is een stabiele “hoofdreeksster” die vergelijkbaar is met onze zon. Sterren van dit type schijnen doorgaans met een constante, voorspelbare helderheid. Deze ster begon echter onregelmatig te flikkeren. “De lichtopbrengst van de ster was mooi vlak, maar vanaf 2016 vertoonde hij drie dalingen in helderheid. En toen, rond 2021, ging hij helemaal uit zijn dak”, aldus Tzanidakis, promovendus in de astronomie aan de Universiteit van Washington. “Ik kan niet genoeg benadrukken dat sterren zoals onze zon dat niet doen. Dus toen we deze zagen, dachten we: ‘Hallo, wat is hier aan de hand?’”
Bewijs wijst op een enorme planetaire botsing
Onderzoekers kwamen uiteindelijk tot de conclusie dat het vreemde gedrag niet afkomstig was van de ster zelf. In plaats daarvan passeerden enorme hoeveelheden gesteente en stof voor de ster terwijl ze rond het stelsel draaiden, waardoor het licht dat naar de aarde reisde gedeeltelijk werd geblokkeerd. Het puin leek te zijn ontstaan door een buitengewone gebeurtenis: een hevige botsing tussen twee planeten. “Het is ongelooflijk dat verschillende telescopen deze botsing in realtime hebben waargenomen”, aldus Tzanidakis. “Er zijn slechts enkele andere planetaire botsingen van welke aard dan ook geregistreerd, en geen enkele vertoont zoveel overeenkomsten met de botsing die de aarde en de maan heeft gevormd. Als we meer van dit soort momenten elders in de melkweg kunnen waarnemen, zal dat ons veel leren over het ontstaan van onze wereld.”
Waarom planetaire botsingen plaatsvinden
De vorming van planeten is een chaotisch proces. Rond jonge sterren trekt de zwaartekracht materiaal zoals stof, gas, ijs en rotsachtig puin dat rond de ster draait naar elkaar toe. In de vroege stadia van een zonnestelsel komen botsingen tussen groeiende planetaire lichamen vaak voor. Sommige werelden botsen tegen elkaar, terwijl andere naar buiten de ruimte worden geslingerd. Gedurende tientallen miljoenen jaren vormt en stabiliseert dit proces geleidelijk planetaire systemen zoals het onze. Hoewel deze botsingen waarschijnlijk veel voorkomen in het heelal, is het uiterst moeilijk om er een vanaf de aarde te zien. Om ze te kunnen waarnemen, moet het rondcirkelende puin direct tussen ons en de ster passeren en een deel van het licht blokkeren. Het resulterende verduisteringspatroon kan zich langzaam ontvouwen, soms over een periode van meerdere jaren. “Andy's unieke werk maakt gebruik van tientallen jaren aan gegevens om dingen te vinden die langzaam gebeuren, astronomische verhalen die zich in de loop van een decennium ontvouwen”, aldus senior auteur James Davenport, assistent-onderzoeksprofessor astronomie aan de Universiteit van Washington. “Er zijn niet veel onderzoekers die op deze manier naar verschijnselen zoeken, wat betekent dat er allerlei ontdekkingen voor het grijpen liggen.”
Infraroodsignalen onthullen hete brokstukken
Tzanidakis, de hoofdauteur van het onderzoek, richt zich op sterren die in de loop van de tijd dramatische veranderingen in helderheid vertonen. Eerder onderzoek aan de Universiteit van Washington hielp bij het identificeren van een systeem waarin een dubbelster en een grote stofwolk een eclips veroorzaakten die zeven jaar duurde. Gaia20ehk vormde echter een heel ander raadsel. De helderheid ervan daalde eerst kortstondig en werd daarna extreem chaotisch. Wetenschappers hadden moeite om het patroon te verklaren, totdat Davenport voorstelde om observaties in infraroodlicht te onderzoeken in plaats van in zichtbaar licht. “De infraroodlichtcurve was het tegenovergestelde van die van het zichtbare licht”, aldus Tzanidakis. “Toen het zichtbare licht begon te flikkeren en te dimmen, piekte het infraroodlicht. Dat zou kunnen betekenen dat het materiaal dat de ster blokkeert heet is, zo heet dat het gloeit in het infrarood.” Een hevige botsing tussen planeten zou gemakkelijk zoveel warmte kunnen genereren. Een dergelijke gebeurtenis zou ook de eerdere dalingen in helderheid verklaren die astronomen hebben waargenomen. “Dat zou kunnen worden veroorzaakt door de twee planeten die steeds dichter bij elkaar kwamen”, aldus Tzanidakis. “In eerste instantie hadden ze een reeks schampende botsingen, die niet veel infraroodenergie zouden produceren. Toen hadden ze hun grote catastrofale botsing, en nam de infraroodstraling echt toe.”
Een mogelijke echo van de vorming van de aarde en de maan
Er zijn ook aanwijzingen dat deze botsing lijkt op de gebeurtenis die ongeveer vier en een half miljard jaar geleden leidde tot de vorming van de aarde en de maan. De puinwolk rond Gaia20ehk lijkt in een baan om de ster te draaien op ongeveer één astronomische eenheid, wat ongeveer dezelfde afstand is als tussen de aarde en de zon. Op die locatie zou het verspreide materiaal uiteindelijk kunnen afkoelen en zich kunnen verenigen tot nieuwe planetaire lichamen, waardoor mogelijk iets zou ontstaan dat lijkt op een systeem zoals dat van de aarde en de maan. Wetenschappers zullen echter moeten wachten tot de puinwolk tot rust is gekomen voordat ze weten wat er uiteindelijk ontstaat. Dat proces kan enkele jaren of zelfs miljoenen jaren duren.
Toekomstige telescopen zouden veel meer botsingen kunnen detecteren
Voorlopig benadrukt deze ontdekking het belang van het zoeken naar meer planetaire inslagen. De Simonyi Survey Telescope in het NSF-DOE Vera C. Rubin Observatory zal naar verwachting een belangrijke rol spelen zodra het later dit jaar begint met zijn Legacy Survey of Space and Time. Volgens ruwe schattingen van Davenport zou het Rubin Observatory de komende tien jaar ongeveer 100 soortgelijke botsingen kunnen detecteren. Het vinden van meer van dit soort gebeurtenissen zou het inzicht van wetenschappers in de evolutie van planetaire systemen kunnen verbeteren en helpen bij het verfijnen van de zoektocht naar bewoonbare werelden buiten ons zonnestelsel. “Hoe zeldzaam is de gebeurtenis die de aarde en de maan heeft gecreëerd? Die vraag is fundamenteel voor de astrobiologie”, aldus Davenport. “Het lijkt erop dat de maan een van de magische ingrediënten is die de aarde tot een goede plek voor leven maken. Ze kan de aarde helpen beschermen tegen sommige asteroïden, ze zorgt voor getijden en weer waardoor chemie en biologie zich wereldwijd kunnen vermengen, en ze speelt mogelijk zelfs een rol bij het aandrijven van tektonische plaatactiviteit. Op dit moment weten we niet hoe vaak deze dynamiek voorkomt. Maar als we meer van deze botsingen waarnemen, zullen we daar achter komen.”
Bron: ScienceDaily
