Hoe ijzige objecten aan de rand van het zonnestelsel uiteenvallen, is een al lang bestaand mysterie
Komeet Leonard schitterde afgelopen winter voordat hij uiteenviel toen hij de zon naderde. Een astronoom heeft nu een verklaring voorgesteld voor hoe kometen zoals deze uiteenvallen.
Kometen uit de diepvriezer van het zonnestelsel overleven hun eerste ontmoeting met de zon vaak niet. Nu denkt een wetenschapper te weten waarom: zonnewarmte zorgt ervoor dat sommige kosmische sneeuwballen zo snel ronddraaien dat ze uit elkaar vallen.
Deze suggestie zou kunnen helpen bij het oplossen van een decennia oud mysterie over wat veel “lange-periode” kometen vernietigt, meldt astronoom David Jewitt in een onderzoek dat op 8 augustus is ingediend bij arXiv.org. Langperiodieke kometen ontstaan in de Oortwolk, een bol van ijzige objecten aan de rand van het zonnestelsel (SN: 18-8-08). Degenen die hun eerste reis rond de zon overleven, hebben de neiging om slechts eens in de 200 jaar langs onze ster te slingeren.
“Deze dingen zijn stabiel daarbuiten in de Oortwolk waar nooit iets gebeurt. Als ze in de richting van de zon komen, worden ze warm, breekt de hel los en vallen ze uit elkaar’, zegt Jewitt.
De Nederlandse astronoom Jan Oort stelde in 1950 voor het eerst de Oortwolk voor als een kometenreservoir. Hij realiseerde zich dat veel van zijn kometen die in de buurt van de aarde kwamen, voor het eerst bezoekers waren, geen terugkerende reizigers. Iets bracht de kometen naar buiten, maar niemand wist wat.
Een mogelijkheid was dat de kometen sterven door al hun water weg te sublimeren terwijl ze de hitte van de zon naderen totdat er niets meer over is. Maar dat paste niet bij waarnemingen van kometen die fysiek in kleinere stukken leken te breken. Het probleem was dat die scheidingen moeilijk in realtime te zien zijn.
“De desintegraties zijn heel moeilijk waar te nemen omdat ze onvoorspelbaar zijn en ze gebeuren snel”, zegt Jewitt.
Hij kwam die moeilijkheid tegen toen hij komeet Leonard probeerde te observeren, een heldere komeet die in de winter van 2021-2022 een spectaculaire show opvoerde. Jewitt had in april en juni 2022 tijd aangevraagd om de komeet met de Hubble-ruimtetelescoop te observeren. Maar in februari was de komeet al uiteengevallen. “Dat was een wake-up call”, zegt Jewitt.
Dus wendde Jewitt zich tot historische waarnemingen van langperiodieke kometen die sinds het jaar 2000 dicht bij de zon kwamen. Hij selecteerde die waarvan de waterdampproductie indirect was gemeten via een instrument genaamd SWAN op NASA’s SOHO-ruimtevaartuig, om te zien hoe snel de kometen massa verloren. Hij koos ook kometen uit waarvan de bewegingen waren gemeten die afweken van hun banen rond de zon. Die bewegingen zijn het resultaat van waterdampstralen die de komeet in het rond duwen, zoals een sproeislang die door een tuin slingert.
Dat leverde hem 27 kometen op, waarvan er zeven de dichtste nadering van de zon niet overleefden.
Jewitt verwachtte dat de meest actieve kometen het snelst zouden desintegreren, door al hun water weg te blazen. Maar hij ontdekte het tegenovergestelde: het bleek dat de minst actieve kometen met de kleinste vuile sneeuwbalkernen het grootste risico liepen om uiteen te vallen.
“Kortom, als je een kleine kern in de buurt van de zon bent, ga je dood”, zegt Jewitt. “De vraag is, waarom?”
Het was niet zo dat de kometen uit elkaar werden gescheurd door de zwaartekracht van de zon – daarvoor kwamen ze niet dichtbij genoeg. En simpelweg sublimeren totdat ze poef werden, zou een te langzame dood zijn geweest om de waarnemingen te evenaren. Het is ook onwaarschijnlijk dat de kometen met iets anders in de uitgestrektheid van de ruimte zullen botsen en op die manier uiteen zullen vallen. En een eerdere suggestie dat er druk opbouwt in de kometen totdat ze exploderen als een handgranaat, klopt niet voor Jewitt. De bovenste paar centimeter materiaal van kometen zou de meeste zonnewarmte absorberen, zegt hij, dus het zou moeilijk zijn om het centrum van de komeet voldoende te verwarmen om dat te laten werken.
De beste resterende verklaring, zegt Jewitt, is het uiteenvallen van de rotatie. Als de komeet de zon nadert en zijn water voldoende opwarmt om te sublimeren, vormen zich waterdampstralen en begint de kern te draaien als een catherine-wielvuurwerk. Kleinere kernen zijn gemakkelijker te duwen dan grotere, zodat ze gemakkelijker draaien.
“Het draait alleen maar sneller en sneller, totdat het niet genoeg treksterkte heeft om bij elkaar te blijven”, zegt Jewitt. “Ik ben er vrij zeker van dat dat is wat er gebeurt.”
Die dodelijke spinsnelheid is eigenlijk vrij traag. Draaien met een snelheid van ongeveer een halve meter per seconde zou gordijnen kunnen betekenen voor een kilometergrote komeet, berekent hij. “Je kunt sneller lopen.”
Maar kometen zijn kwetsbaar. Als je een komeet ter grootte van een vuist voor je gezicht zou houden, zou een niesbui hem vernietigen, zegt planetaire astronoom Nalin Samarasinha van het Planetary Science Institute in Tucson, die niet bij het onderzoek betrokken was.
Samarasinha vindt het voorstel van Jewitt overtuigend. “Hoewel de steekproefomvang klein is, denk ik dat er echt iets gebeurt.” Maar andere dingen zouden deze kometen ook kunnen vernietigen, zegt hij, en Jewitt is het daarmee eens.
Samarasinha wacht op meer komeetwaarnemingen, die zouden kunnen komen als de Vera Rubin-observatorium begint in 2023 de hemel te onderzoeken. Jewitts idee “is iets dat in een decennium of twee observatief kan worden getest.”
