Je leest:

Sedna interstellaire verstekeling?

Sedna interstellaire verstekeling?

Auteur: | 4 december 2004

Sedna, de ijsklomp ver buiten de baan van Pluto die begin 2004 werd ontdekt, is volgens computersimulaties misschien niet in ons zonnestelsel ontstaan. Tijdens een bijna-botsing van de zon met een andere ster kan Sedna zijn ‘overgestoken’.

Het zonnestelsel: negen planeten, tientallen manen, duizenden asteroïdes in de asteroïdengordel tussen Mars en Jupiter en natuurlijk de zon zelf. Schoolboeken en simpele computersimulaties beschrijven een perfect afgesteld stukje uurwerk. Tot in lengte van dagen draaien de onderdelen van het zonnestelsel hun baantjes draaien, zoals ze dat altijd hebben gedaan.

Scott Kenyon (Smithsonian Astrophysical Observatory) en Benjamin Bromley (Universiteit van Utah) zijn het niet eens met dat beeld. Volgens de twee is het zonnestelsel in het verre verleden opgeschud door de passage van een andere ster. Dat zeggen de twee sterrenkundigen in Nature van 2 december. De sporen van die bijna-botsing zijn nog steeds zichtbaar; ons zonnestelsel is namelijk niet zonder littekens uit de strijd gekomen. Zo verloor de zon een deel van de Kuiper-gordel, een groep ijsmassa’s buiten de baan van Pluto. Maar misschien, zeggen de twee, heeft onze zon nog iets overgehouden aan de gebeurtenis: de verre ijsklomp Sedna bijvoorbeeld.

Sedna vergeleken met mede-plutino Quaoar (ontdekt in 2002), Pluto, de maan en onze eigen aarde. bron: NASA / JPL-Caltech / R. Hurt Klik op de afbeelding voor een grotere versie.

Sedna, een ijsmassa iets kleiner dan Pluto, werd in 2003 ontdekt met NASA’s infraroodtelescoop Spitzer. Vóór Sedna’s ontdekking waren al andere ijsklompen buiten Pluto’s baan ontdekt: Varuna (ontdekt in 2000) en Quaoar (2002) bijvoorbeeld. Tot de Internationale Astronomische Unie, ondermeer verantwoordelijk voor de naamgeving van massa’s in het zonnestelsel, besluit wat een planeet is en wat niet, worden Sedna en haar collega’s plutino’s genoemd: kleine Pluto’s.

De baan van Sedna op schaal. Sedna is nu ‘vlakbij’ de zon en aarde: maar 90 AE (Astronomische Eenheid – de afstand tussen aarde en zon) ver. Sedna beschrijft een uitgerekte ellipsbaan die haar tot zo’n 850 AE van de zon brengt. Een complete omloop duurt 10.500 jaar! bron: dr. M. Brown, Caltech Klik op de afbeelding voor meer beelden van Sedna’s baan om de zon.

Kenyon en Bromley onderzochten met computersimulaties de vreemde baan van Sedna. Sedna’s baan is geen cirkel, zoals die van de aarde en andere binnenplaneten, of een beetje elliptisch zoals die van Pluto. De ijsmassa legt in zijn uitgerekte ellipsbaan enorme afstanden af in de buitenregio van ons zonnestelsel. Op dit moment staat Sedna op ‘maar’ 90 keer de afstand aarde-zon (Astronomische Eenheid, AE) van de zon af, maar in haar omloopbaan reist ze heen en weer tussen 70 en zo’n 850 AE van de zon. Dat niet alleen, Sedna’s baan staat schuin op het vlak waarin de andere planeten, manen en asteroïdes ronddraaien: wel 40 graden. Zó groot, dat Kenyon en Brumley op zoek gingen naar de oorzaak.

Sedna (de rode punt) staat nu vlakbij de zon. De groene wolk is de Kuiper-gordel, een groep ijzige kometen die abrupt is afgesneden op 7,5 miljard kilometer van de zon. De omloopbanen van Jupiter en de andere gasreuzen liggen allemaal binnen de gele centrale vlek. Hoe komt Sedna toch aan zo’n uitgerekte baan? Smithsonian Astrophysical Observatory Klik op de afbeelding voor een grotere versie.

Kenyon en Brumley haalden een oude ramptheorie van stal: het verhaal van de duistere zusterster van de zon, Nemesis, die eens in de paar duizend jaar langs de zon scheert en het zonnestelsel met haar zwaartekracht op z’n kop zet. Geen slecht idee, dachten de twee sterrenkundigen, maar het mag wat minder dramatisch. Ze onderzochten met computersimulaties wat er gebeurt als twee sterren elkaar op een afstand van 145 tot 200 AE passeren.

Het resultaat van zo’n passage blijkt indrukwekkend. Als beide sterren een uitgestrekte Kuiper-gordel hebben, schuren die als twee cirkelzagen langs elkaar en worden zo afgeslepen. De twee gordels krijgen een scherpe rand in plaats van een vloeiende overgang van centrale gordel naar lege ruimte.

Het schuren van elkaars Kuipergordel was niet het enige effect van de scheervlucht: Kenyon en Bromley zagen dat de zwaartekracht van de twee sterren hun planetenstelsels verstoorde. De hoofdplaneten zijn zo dichtbij hun moederster dat ze door de sterke aantrekkingskracht beschermd worden, maar de sterren kunnen kleine massa’s in de buitenregio’s van de stelsels van elkaar stelen of een flinke zwieper geven. Zo krijg je massa’s die een heel andere baan volgen dan de andere planeten in hun zonnestelsel. Verrassend genoeg lijken de omloopbanen van afgebogen “autochtone” massa’s veel op die van ingevangen “allochtonen”.

Simulatie van Kenyon en Bromley: 30 tot 200 miljoen jaar na het ontstaan van de zon (nu 4,5 miljard jaar oud) scheert een andere ster langs de pasgeborene. De twee verstoren massa’s in verre omloopbanen en kunnen zelfs materiaal van elkaar overnemen: aan het einde van de simulatie heeft elke ster ‘vreemde gasten’ in zijn stelsel. bron: Smithsonian Astrophysical Observatory / Universiteit van Utah Klik op de afbeelding voor een grotere versie.

En, is Sedna in een ander zonnestelsel geboren? Kenyon en Bromley bekeken allerlei soorten passages en berekenden de kans dat Sedna een verstekeling is. Het waarschijnlijkste is, dat Sedna er gewoon ‘een van ons’ is en aanvankelijk een andere baan rond de zon beschreef. Door de scheervlucht van een ster in het grijze verleden boog Sedna naar haar nieuwe omloopbaan. Er is volgens Kenyon en Bromley een kans van zo’n 10% dat Sedna niet in ons zonnestelsel ontstond. Andere oorzaken voor de afwijkende baan zijn verstoring door een passerende ster, maar ook afbuiging door een (ondertussen verdwenen) massa zo groot als de aarde in het vroege zonnestelsel. " Sedna’s oorsprong is met dit onderzoek nog niet opgehelderd", zegt haar ontdekker Mike Brown, een sterrenkundige van CalTech.

Sedna is niet de enige ijsmassa in een eigenaardige baan. Zo is er de komeet 2000 CR105. De baaneigenschappen van die komeet kloppen volgens de Kenyon en Bromley veel beter met een oorsprong van buiten het zonnestelsel: ze achten de kans daarop twee tot drie keer zo groot als voor Sedna. En, zeggen ze, het zonnestelsel heeft nog veel meer massa’s in een baan die afwijkt van het normale omloopvlak. Hoog tijd dat iemand de hemel af gaat speuren, op zoek naar geïmmigreerde kometen en ander materiaal.

Dader ontkomen, slachtoffer verhuisd

De ster die langs de zon scheerde en Sedna afboog is niet meer op te sporen, zeggen Kenyon en Bromley. Ze denken dat de passage plaatsvond tussen 30 en 200 miljoen jaar na het ontstaan van de zon (nu 4,5 miljard jaar oud). “We denken dat 90% van alle sterren in een cluster met honderden tot duizenden leden ontstaat”, zegt Charles Lada van het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. “Hoe drukker het in zo’n cluster is, hoe groter de kans dat twee sterren dicht langs elkaar scheren.”

Ondertussen is de zon al lang uit haar geboortecluster verdwenen, net als de toevallige passant. Een nieuwe ramppassage, zoals de Nemesis-mythe voorspelt, zit er niet in: de huidige interstellaire omgeving is dunbevolkt. Alpha Centauri is de dichtsbijzijnde ster en staat op maar liefst 4 lichtjaar afstand.

Bron

Scott Kenyon, Benjamin Bromley: “Stellar encounters as the origin of distant solar system objects in highly eccentric orbits.” In: Nature, Vol. 432, 598-602 (2004).

Meer over Sedna:

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 04 december 2004

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.