Het onfortuinlijke hemellichaam kwam te dicht bij de moederster in de buurt. En dat heeft ‘ie geweten.

In 2017 spotten onderzoekers een object in ons zonnestelsel dat hier niet thuis leek te horen. Na wat vervolgonderzoek bleek het te gaan om een interstellair object, afkomstig uit een ander zonnestelsel. Een bijzondere ontdekking, want nog niet eerder hadden we een interstellair object in ons zonnestelsel gespot! Het object kreeg de naam ‘Oumuamua en blijft tot op de dag van vandaag tot de verbeelding spreken. Want waar kwam het vandaan? En hoe is het opmerkelijke object – dat qua vorm nog het meeste wegheeft van een sigaar – tot stand gekomen? En hoe is het vervolgens in ons zonnestelsel terecht gekomen?

Hypothese
In een nieuw onderzoek – verschenen in het blad Nature Astronomy – proberen wetenschappers iets meer duidelijkheid te scheppen. Ze introduceren een nieuwe hypothese over het ontstaan van ‘Oumuamua en de onfortuinlijke gebeurtenissen die ervoor zorgden dat het object zijn opmerkelijke vorm verkreeg, zijn eigen stelsel verliet en het onze uiteindelijk binnendrong.


Zwevende zandkastelen
Volgens de onderzoekers is ‘Oumuamua een fragment van een planetesimaal (een ongeveer 1 kilometer grote voorloper van een planeet) of een restant van een rotsachtige superaarde. Dat moederobject zou rond een witte dwerg of een ster met een zeer lage massa hebben gecirkeld en daar op een gegeven moment te dicht bij in de buurt zijn gekomen. Daarop werd het object uiteengerukt en de brokstukken kregen een vorm die opmerkelijk veel lijkt op die van ‘Oumuamua. “De meeste planetaire lichamen bestaan uit talloze stukjes gesteente die onder invloed van de zwaartekracht zijn samengeklonterd,” legt onderzoeker Yun Zhang aan Scientias.nl uit. “Je kunt ze je een beetje voorstellen als zandkastelen die in de ruimte zweven. Hun structuur kan verstoord worden wanneer de kracht die op de individuele ‘zandkorrels’ wordt uitgeoefend, groter is dan hun gezamenlijke zwaartekracht.” En dat gebeurt bijvoorbeeld als zo’n object te dicht bij zijn moederster in de buurt komt. “Een planetair object dat te dicht bij een ster in de buurt komt, kan uit elkaar worden getrokken.” Dat gebeurt als het object binnen de Rochelimiet komt. Dit is een denkbeeldige grens waarbinnen een hemellichaam dat samengehouden wordt door zijn eigen zwaartekracht door de getijdenkrachten van een zwaarder hemellichaam – in dit geval de moederster – desintegreert. Het resulteert in brokstukken die – eveneens door toedoen van de getijdewerking – een bijzondere vorm verkrijgen. “Binnen de Rochelimiet wordt het (vanaf de ster geziene, red.) meest afgelegen deel en meest dichtbij gelegen deel van het object uit elkaar getrokken, waardoor een lange band van ‘zanddeeltjes’ ontstaat. Tegelijkertijd smelt een deel van het oppervlak van het object – omdat het zich zo dicht bij de ster bevindt – om weer te bevriezen zodra het object zich van de ster weghaast. Dat proces zorgt ervoor dat de ‘zanddeeltjes’ aan het oppervlak als het ware aan elkaar vastgelijmd worden en er langgerekte fragmenten ontstaan.”

Links zie je wat er gebeurt als een object te dicht bij de moederster in de buurt komt. Afbeelding: NAOC / Y. Zhang. En rechts het object dat de onderzoekers tijdens hun simulaties van de desintegratie van een exoplaneet of voorloper daarvan, creëerden. De overeenkomsten met ‘Oumuamua zijn onmiskenbaar. Afbeelding: NAOC / Y. Zhang (voorgrond) & ESO / M. Kornmesser (achtergrond).

Modellen
Het idee dat ‘Oumuamua zo is ontstaan, baseren Zhang en collega’s op modellen. Met behulp van deze modellen simuleerden ze een object dat te dicht bij de moederster in de buurt kwam. Het object bleek daarop uiteen te vallen in langgerekte brokstukken die vervolgens zo hard werden weggeslingerd dat ze aan het moederstelsel ontsnapten.

Coma en versnelling
De hypothese van Zhang en collega’s verklaart niet alleen heel mooi de bijzondere vorm van ‘Oumuamua. Deze kan ook heel goed verklaren waarom ‘Oumuamua toen deze onze zon naderde geen coma ontwikkelde. Een coma ontstaat wanneer een object met aan boord bevroren gassen zich dicht bij de zon waagt, waardoor die gassen verdampen. Zo ontstaat een nevelachtige atmosfeer rond de komeetkern. We zagen die bijvoorbeeld ook rond het tweede interstellaire object dat in ons zonnestelsel werd gespot: 2I/Borisov. Maar ‘Oumuamua ontwikkelde zo’n coma dus niet. En dat past keurig in het scenario dat Zhang en collega’s nu schetsen en dat de totstandkoming van het object beschrijft. “Ons scenario vereist dat de voorloper van ‘Oumuamua dicht langs de ster vloog en door de ster verwarmd werd en de meeste vluchtige stoffen kwijtraakte,” vertelt Zhang aan Scientias.nl. “Dus toen ‘Oumamua ons zonnestelsel bezocht, waren er niet genoeg vluchtige stoffen over om een coma te produceren.”


Daarnaast kan het werk van Zhang en collega’s ook helpen verklaren waarom ‘Oumuamua toen deze de zon naderde, opeens iets leek te versnellen. “Ondergronds kan nog wat waterijs te vinden zijn geweest dat de vorming van het object overleefd heeft, doordat het in vergelijking met veel andere vluchtige stoffen hogere temperaturen vereist om te verdampen,” vertelt Zhang. “Dat resterende waterijs kan gesublimeerd zijn tijdens de reis door het zonnestelsel en een versnelling hebben veroorzaakt die overeenkomt met ‘Oumuamua’s komeet-achtige koers.”

Als ‘Oumuamua inderdaad op de door Zhang en collega’s beschreven manier is ontstaan en hier terecht is gekomen, dan zal het nog niet meevallen het thuisstelsel ervan aan te wijzen. “Ons scenario wijst erop dat ‘Oumuamua afkomstig is uit een stelsel met daarin een hoofdreeksster met een lage massa. Dit soort systemen komt veelvuldig voor.” Het betekent echter ook dat we – als de onderzoekers het bij het juiste eind hebben – nog veel meer van deze sigaar-achtige objecten in ons zonnestelsel zullen gaan aantreffen. “We verwachten dat er in de nabije toekomst nog veel meer interstellaire bezoekers met vergelijkbare kenmerken ontdekt zullen worden.”