In de zomer van 1770 scheerde een komeet op een afstand van slechts twee miljoen kilometer langs de aarde. Maar niemand weet waar ‘ie sindsdien gebleven is.

Dit artikel is oorspronkelijk verschenen in het onlangs geheel vernieuwde blad ZENIT, waarin je elke maand alles kunt lezen over sterrenkunde, weerkunde en ruimteonderzoek.

De Franse astronoom Charles Messier ontdekte de komeet Lexell op 14 juni 1770, in het sterrenbeeld Schutter. Een week later was de komeet met het blote oog te zien. En op 1 juli – toen de komeet het dichtst bij de aarde stond – was deze even helder als Sirius. Zijn coma – de nevelige gaswolk rond de kern van de komeet – was toen aan de hemel vijf maal zo groot als de volle maan. De komeet Lexell was de eerste en enige komeet die ooit zo dicht bij de aarde is waargenomen. En op 3 oktober verdween deze weer uit het zicht. Anno 2018 proberen astronomen nog steeds te achterhalen waar de komeet sindsdien is gebleven.

Radaropnamen van planetoïde 2010 JL33, gemaakt met NASA’s Goldstone Solar System Radar op 11 en 12 december 2010, toen deze planetoïde op 7 miljoen kilometer langs de aarde scheerde. Het rotsblok draait in 9,4 uur eenmaal om zijn as en zou de kern van komeet Lexell kunnen zijn. Afbeelding: NASA / JPL-Caltech.

Kortperiodieke komeet
Na het verdwijnen van de komeet vroegen astronomen zich af wat voor baan de komeet had beschreven. Zoals gebruikelijk werd eerst aan een paraboolbaan gedacht, omdat men toen nog geen enkele komeet met een ellipsbaan kende en de komeet zich blijkbaar voor het eerst had vertoond. Maar een paraboolbaan voldeed niet. De Fins-Zweedse wis- en sterrenkundige Anders Johan Lexell vond de oplossing. Hij probeerde andere baanvormen en ontdekt dat alleen een elliptische baan rond de zon met de waarnemingen overeenstemde. Het meest nabije punt (perihelium) van die baan lag volgens zijn berekeningen bij de baan van Venus en het verste punt (aphelium) nabij de baan van Jupiter. De omlooptijd bedroeg 5,6 jaar. De allereerste kortperiodieke komeet was gevonden.

Silhouetportret uit 1784 van Anders Johan Lexell (1740-1784), de Zweeds-Finse wis- en sterrenkundige die aantoonde dat de later naar hem genoemde komeet in een ellipsbaan om de zon draaide. Afbeelding: Wikipedia.

Jupiter als komeetregelaar
Maar ook deze oplossing leidde weer tot vragen. De komeet was in juli 1770 zeer helder geweest, dus waarom zou hij al niet tijdens een eerdere passage zijn waargenomen? Ook op deze vraag vond Lexell het antwoord. De komeet had aanvankelijk in een baan gedraaid die grotendeels buiten de baan van Jupiter lag, te ver om hem vanaf de aarde te kunnen zien. In 1767 leidde een passage op korte afstand van deze reuzenplaneet tot een drastische baanverandering. De komeet kwam toen in een kleinere baan met een omlooptijd van 5,6 jaar die hem drie jaar later dicht langs de aarde bracht en hem dus voor het eerst zichtbaar maakte. De passage langs de zon in maart 1776 bleef ongezien omdat de komeet toen, gezien vanaf de aarde, achter de zon stond. Maar in 1778 kwam Lexell met de waarschuwing dat de komeet zich misschien nooit meer zou vertonen. Doordat zijn omlooptijd de helft was van die van Jupiter, zou de komeet in augustus 1779 – na twee omlopen rond de zon – opnieuw zeer dicht langs Jupiter komen. Door de baanverandering die hiervan het gevolg zou zijn, kwam het perihelium ergens tussen de banen van Mars en Jupiter te liggen, ver weg van de zon zodat de komeet onzichtbaar bleef. Lexell kreeg gelijk, want ondanks naarstig zoeken was er in 1781 en 1782 geen spoor van de komeet te zien. En daarna ook niet, nooit meer. Andere astronomen bevestigden min of meer de bevindingen van Lexell. De komeet – die inmiddels de naam van Lexell had gekregen en niet die van zijn ontdekker – moest als verloren worden beschouwd.

William Robert Brooks (1844-1921), de Amerikaanse astronoom die in 1889 een komeet ontdekte waarvan even werd gedacht dat hij dezelfde was als komeet Lexell. Plaats en datum van de foto zijn onbekend. Afbeelding: Smith Observatory Library.

Komeet 16P/Brooks onder de loep
Toch bleef het lot van komeet Lexell astronomen intrigeren. Op 6 juli 1889 ontdekte de Amerikaanse astronoom William Robert Brooks komeet 1889d, ofwel 16P/Brooks. De komeet bleek in ongeveer zeven jaar rond de zon te draaien en was dus evenals komeet Lexell een lid van de Jupiter-kometenfamilie. De Amerikaanse astronoom Seth Carlo Chandler berekende dat de komeet voorheen in een heel andere baan om de zon had gedraaid, met het perihelium nabij de baan van Jupiter en het aphelium buiten de baan van Saturnus, waardoor de komeet nooit voor ons zichtbaar kon worden. Een zeer dichte nadering tot Jupiter in 1889, tot op een vergelijkbare afstand als komeet Lexell, had die baan echter ingrijpend veranderd en wel zodanig dat hij evenals komeet Lexell in de buurt van de aarde kon komen. Deze baanverandering zou volgens de berekeningen van Chandler hebben plaatsgevonden in dat deel van de baan van Jupiter waar ook komeet Lexell zich in augustus 1779 bevond. En wat het meest opvallende was: enkele belangrijke grootheden van zijn baan leken wel heel sterk op die van komeet Lexell. Dat bracht Chandler tot het ‘overweldigende vermoeden’ dat deze komeet dezelfde was als komeet Lexell. Helaas gooide zijn Amerikaanse collega Charles Lane Poor in 1905 roet in het eten. Zijn berekeningen na twee nieuwe verschijningen toonden aan dat komeet 16P/Brooks hoogstwaarschijnlijk niet dezelfde was als komeet Lexell. Bovendien wees Poor erop dat behalve overeenkomsten in banen ook overeenkomsten in fysische eigenschappen belangrijk zijn en die waren in dit geval niet te bepalen. Komeet Lexell bleef zoek.

De Pools-Russische astronome Elena Ivanova Kazimirchak-Polonskaya (1902-1993) in 1934. Volgens haar zou komeet Lexell nu in zo’n 280 jaar in een baan om de zon kunnen draaien. Afbeelding: Wikipedia.

Transneptunische baan?
In de jaren 1960 begon de Pools-Russische astronome Elena Ivanova Kazimirchak-Polonskaya, van het Instituut voor Theoretische Astronomie in Leningrad, de baanveranderingen van alle bekende kortperiodieke kometen te bestuderen. Elena simuleerde de veranderingen van de komeetbanen gedurende de periode 1660-2060 met een BESM-2, een vroege Sovjetcomputer die nog met vacuümbuizen werkte. Ze bestudeerde de belangrijke rol van de vier reuzenplaneten bij het veranderen van de baan, invangen en wegslingeren van kometen. In het kader van dit onderzoek werden ook de baanveranderingen van de verloren komeet Lexell bestudeerd, waarbij de invloed van alle planeten in rekening werd gebracht. Kazimirchak-Polonskaya vond dat de komeet vóór zijn eerste ontmoeting met Jupiter, in 1767, minstens een eeuw lang in een bijna cirkelvormige baan met een omlooptijd van tien jaar in de buurt van Jupiter om de zon had gedraaid. Na de tweede ontmoeting met Jupiter, in 1779, zou de komeet mogelijk in een elliptische baan op afstanden tussen 5 en 81 astronomische eenheden van de zon zijn gekomen, in een transneptunische baan die tot twee maal zo ver als Pluto reikte en een omlooptijd van 280 jaar had. Maar deze berekende waarden waren heel gevoelig voor zelfs heel kleine fouten in de oorspronkelijke positiemetingen. Het was daardoor ook mogelijk dat komeet Lexell via een hyperbolische baan het zonnestelsel had verlaten.

Grote kans op herontdekking?
Amerikaanse astronomen hebben nu opnieuw de lotgevallen van komeet Lexell bestudeerd. Met behulp van geavanceerde computerprogramma’s berekenden Paul Wiegert, Quan-Zhi Ye en Man-To Hui de baan en baanveranderingen van komeet Lexell vanaf het moment dat hij in 1767 voor het eerst rakelings langs Jupiter kwam. Daarbij werd rekening gehouden met de aantrekkingskracht van de zon, het stelsel aarde-maan en de zeven andere planeten. Zij vonden dat er een kans van 98 procent is dat de komeet zich momenteel nog steeds ergens in de omgeving van de banen van Mars of de aarde ophoudt. Het perihelium zou zich in ieder geval een stuk binnen de baan van Jupiter moeten bevinden en misschien zelfs binnen de baan van de aarde. In tegenstelling tot wat voorheen werd gedacht, zou er dus toch nog een (grote) kans zijn dat komeet Lexell zich een keer in onze buurt vertoont. Uitgaande van de schijnbare helderheid van de komeet tijdens zijn verschijning van 1770 berekenden de drie astronomen dat zijn absolute helderheid eertijds vier maal zo groot was als die van komeet Halley. Lexell behoorde daarmee tot de helderste ‘aardscherende’ kometen. De afmetingen van de kern van de komeet zou tussen de 4 en 22 kilometer liggen, waarmee Lexell tevens een van de grootste kometen was die zich in de buurt van de aarde heeft vertoond.

Jupiter met zijn Grote Rode Vlek, gefotografeerd in april 2014 met de Hubble Space Telescope. Deze reuzenplaneet heeft er voor gezorgd dat komeet Lexell zich één keer in de buurt van de aarde vertoonde. Afbeelding: NASA, ESA, A.Simon.

Lexell als planetoïde?
Als komeet Lexell zich inderdaad ergens binnen de baan van Jupiter verschuilt maar inmiddels inactief is geworden, zou hij zich als een dode komeet of een planetoïde kunnen voordoen. Misschien is hij zelfs al gefotografeerd in het kader van programma’s waarmee objecten in de omgeving van de aarde worden opgespoord. Om daar achter te komen hebben Wiegert en collega’s de banen van NEO’s (Near Earth Objects) groter dan één kilometer onder de loep genomen en die teruggerekend naar 1770, het jaar waarin komeet Lexell langs de aarde kwam. Er werd één planetoïde gevonden waarvan de baan in 1770 heel veel leek op die van Lexell. Dat was 2010 JL33, een 1800 meter grote planetoïde die tussen Jupiter en Venus om de zon draait. Maar helaas blijkt die planetoïde toen niet op hetzelfde moment als komeet Lexell langs de aarde te zijn gekomen. Dit verschil kan veroorzaakt zijn door enkele nauwe passages langs Jupiter in de afgelopen tweehonderd jaar. Ander effecten die misschien een rol hebben gespeeld zijn de niet-gravitationele krachten die op de planetoïde kunnen werken. Dat zijn krachten die onder invloed van het zonlicht optreden en weliswaar heel zwak zijn, maar op lange termijn toch een niet te verwaarlozen invloed op de baan hebben. Ook dit effect hebben Wiegert en collega’s bestudeerd en na heel veel uitproberen vinden zij dat zulke krachten het tijdsverschil inderdaad kunnen verkleinen. Helemaal wegwerken lukt echter niet. De astronomen concluderen in hun artikel in het aprilnummer (2018) van de Astronomical Journal dat planetoïde 2010 JL33 en komeet Lexell hetzelfde object zouden kunnen zijn, maar dat de overeenkomst nog ‘verre van overtuigend’ is. Komeet Lexell is dus nog steeds niet teruggevonden, net zomin als de zeventien andere kometen die sinds Lexell spoorloos zijn verdwenen.

ZENIT
Kom nog meer te weten over kometen, maar ook over sterren, planeten en andere hemellichamen met ZENIT. In het magazine ZENIT lees je elke maand het laatste nieuws over sterrenkunde, ruimteonderzoek, weer en klimaat.

Zo lees je in het novembernummer bijvoorbeeld alles over de spectroscoop, een bijzonder instrument dat niet meer weg te denken is binnen de moderne sterrenkunde. Verder: de ALMA-telescoop opent een nieuw venster naar het heelal, alles over komeet Wirtanen die eind dit jaar met het blote oog aan de hemel te zien zal zijn, en hoe je zandlawines op andere planeten kunt bestuderen in een centrifuge.

Nieuwsgierig geworden? Kijk op de website voor meer informatie of sluit hier direct een abonnement af!