Misschien heeft onze eigen zon er de hand in gehad?

Ruimtesonde New Horizons scheerde op 1 januari 2019 langs het kuipergordelobject Arrokoth (destijds bekend als Ultima Thule). Vooral de vreemde vorm van Arrokoth leidde tot veel opwinding in de eerste dagen na de veelbewogen flyby. Zo blijkt Arrokoth een vrij plat object te zijn, opgebouwd uit twee lobben. Opvallend genoeg is er echter geen ander hemellichaam bekend dat zo plat is als Arrokoth. En dat zet onderzoekers voor een raadsel.

Vorm
In de huidige studie onderzoeken wetenschappers de merkwaardige vorm van het kuipergordelobject. Want hoe is deze afgeplatte sneeuwpop ooit ontstaan? Zag Arrokoth er bijvoorbeeld al zo uit toen hij het levenslicht zag? Of heeft hij geleidelijk aan deze vorm aangenomen? “We zien de Kuipergordel graag als een regio waar de tijd sinds de geboorte van het zonnestelsel min of meer heeft stilgestaan,” legt onderzoeker Ladislav Rezac uit. Op meer dan vier miljard kilometer van de zon zijn de ruimterotsen in de Kuipergordel bevroren en onveranderd gebleven, zo luidt de heersende theorie. Maar de door New Horizons afgeleverde foto’s van Arrokoth dagen dit idee uit. Arrokoth beschikt namelijk over een glad oppervlak zonder veel kraters. Ook zijn eigenaardige, afgeplatte vorm bewijzen het tegendeel. Het lijkt er dus op dat Arrokoth wel wat veranderingen heeft ondergaan. En dus is het de vraag hoe het object zijn huidige vorm heeft gekregen.


Meer over Arrokoth
Direct na aankomst kreeg het Kuipergordelobject Arrokoth de bijnaam ‘de sneeuwman’. En dat is niet voor niets. Het 30 kilometer grote object blijkt namelijk te zijn opgebouwd uit twee lobben die in grootte verschillen en onderling verbonden zijn door een dunne nek. New Horizons verzamelde tijdens zijn scheervlucht een schat aan informatie over de sneeuwman. En een paar maanden later kwamen wetenschappers met eerste bevindingen op de proppen:
– Het object is vrij plat en opgebouwd uit twee lobben.
– Waarschijnlijk is het Kuipergordelobject het resultaat van een zachte botsing tussen twee kleinere objecten.
– Er zijn geen manen, ringen of stofwolken te vinden.
– Ook is er geen enkele aanwijzing dat het Kuipergordelobject over een atmosfeer beschikt.
– Er lijkt niet zoveel variatie te zijn in de kleur en samenstelling van het oppervlak.

Een mogelijkheid is dat onze zon een vinger in de pap had. Het zou bijvoorbeeld goed kunnen dat Arrokoth in het begin een rondere vorm had. Mogelijk smolt een bolvormig en een platter hemellichaam ten tijde van zijn creatie samen. En naarmate de tijd verstreek, werd Arrokoth platter en platter. Eerdere studies suggereren dat tijdens de vorming van het zonnestelsel het gebied waar Arrokoth zich bevindt, een aparte omgeving zou kunnen zijn geweest in een koud, stoffig gedeelte in de buitenste nevel. Door de lage temperatuur konden vluchtige stoffen zoals koolmonoxide en methaan op stofdeeltjes vastvriezen. Toen het nevelstof na de vorming van Arrokoth opklaarde, zou de temperatuur op het hemellichaam door de zon zijn opgelopen. De zon zorgde ervoor dat vluchtige stoffen werden verdreven. De vreemde huidige vorm van Arrokoth zou in die zin een natuurlijk resultaat zijn van opwarming van de zon. Een gunstige combinatie van zijn grote helling, kleine excentriciteit en variaties in massaverlies resulteerden in een bijna symmetrische erosie tussen de noordelijke en zuidelijke kant.

Vormevolutie van kuipergordelobject Arrokoth. De onderste afbeelding is een digitaal terreinmodel afgeleid van waarnemingen van New Horizons. De kleur staat voorde gemiddelde temperaturen in een enkele baan. Rood staat voor warm en blauw voor koelere gebieden. Afbeelding: PMO/MPS

Oriëntatie
De oriëntatie van Arrokoth heeft daarnaast mogelijk ook een cruciale rol heeft gespeeld in de totstandkoming van zijn uiteindelijke vorm. “Als een hemellichaam zo extreem van vorm verandert, moet zijn rotatieas op een speciale manier zijn georiënteerd,” merkt Rezac op. In tegenstelling tot de rotatieas van de aarde, is die van Arrokoth bijna evenwijdig aan het baanvlak. Tijdens zijn 298 jaar durende baan rond de zon staat het ene poolgebied van Arrokoth bijna de helft van de tijd onafgebroken naar de zon gericht, terwijl het andere gedeelte de andere kant op kijkt. De gebieden op de evenaar zijn daardoor aan slechts kleine dagelijkse verschillen in opwarming onderhevig. “Dit zorgt ervoor dat de polen het sterkst opwarmen, waardoor daar tevens de meeste gassen ontsnappen,” vertelt onderzoeker Yuhui Zhao. En zo ontstond Arrokoth’s eigenaardige afgeplatte vorm.

Hoewel gedacht werd dat het bekende kuipergordelobject sinds zijn totstandkoming nauwelijks is veranderd, beweert de huidige studie dus het tegendeel. Mogelijk is Arrokoth in de eerste 100 miljoen jaren wel degelijk aan verandering onderhevig geweest. De vraag is dan ook of ook andere kuipergordelobjecten hetzelfde lot zijn ondergaan. “Hoeveel van dergelijke ‘afgeplatte sneeuwmannen’ zich in de Kuipergordel bevinden, hangt voornamelijk af van de waarschijnlijkheid dat een hemellichaam een vergelijkbare oriëntatie heeft als Arrokoth,” zegt Rezac. In ieder geval lijkt Arrokoth, gestoeld op onze huidige kennis, absoluut niet op elk ander object dat we ooit hebben gezien. En dus kunnen we een heleboel van dit bijzondere kuipergordelobject leren.


Wist je dat…

…onderzoekers ondertussen ook een verklaring hebben gevonden voor het feit dat Arrokoth uit twee afzonderlijke lobben bestaat? Het is natuurlijk best gek dat deze zijn samengesmolten en elkaar blijkbaar niet hebben verpletterd. De gedachte was dat deze lobben langzaam naar buiten werden getrokken door de aanwezigheid van een grote gaswolk. Dit kan resulteren in een spiraal die uiteindelijk leidt tot een zachte fusie. Toch bleek deze hypothese niet alle kenmerken van het verre Kuipergordelobject goed uit te leggen. Met met name de lage rotatiesnelheid en de grote hellingshoek van Arrokoth bleken een hoofdpijndossier. Daarom stellen onderzoekers een andere theorie voor. En ook in deze theorie speelt de zon een hoofdrol.