‘Oumuamua bestond mogelijk uit waterstofijs

Het eerste interstellaire object 1I/’Oumuamua heeft sinds zijn bezoek aan ons zonnestelsel in 2017 behoorlijk wat vragen opgeroepen. Het had geen coma, zoals kometen, maar wel de langwerpige vorm van een komeetkern. Vreemd was ook dat ‘Oumuamua een traject volgde, dat niet op grond van alleen zwaartekracht verklaard kon worden. Het versnelde enigszins.

Er werden allerlei suggesties gedaan voor ‘Oumuamua’s vreemde traject en voorkomen. Zo was er een wetenschappelijk artikel dat zei dat je niet kon uitsluiten dat het geen buitenaards zonnezeil was. Maar er waren ook serieuzere pogingen om het gedrag van dit interstellaire object te verklaren.

‘Oumuamua’s traject door ons zonnestelsel. (Credits: nagualdesign; Tomruen op Wikimedia, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=64505953)

Een suggestie was dat ‘Oumuamua een “splinter” is geweest van een gefragmenteerde planeet. Een ander artikel stelde voor dat ‘Oumuamua een heel lage dichtheid heeft, nog lager dan die van een sneeuwvlok. Dat zou betekenen dat je weinig uitgassende stoffen nodig hebt om het object enigszins te versnellen. Maar al deze verklaringen hebben toch hun problemen.

Een nieuw artikel bouwt voor op eerder bewijs dat ‘Oumuamua toch een komeet is. Alleen dan een komeet die voor een belangrijk deel uit moleculair waterstof (H2) bestaat. Moleculair waterstof bevriest bij -259.14 °C, ofwel 14 graden boven het absolute nulpunt. Als het sublimeert (van ijs gasvormig wordt), is de pluim daarvan heel moeilijk of niet detecteerbaar met telescopen. Dat zou betekenen dat als het waterstof sublimeerde, dit ‘Oumuamua een onzichtbaar zetje gegeven kan hebben.

Het zou ook de sigaarvorm van ‘Oumuamua kunnen verklaren. De auteurs van dit artikel denken dat het object voor zijn bezoek aan ons zonnestelsel veel groter was, maar dat het door de warmte van de zon snel slonk. En net als bij kometen bleef een langwerpiger object over na de passage. Jammer genoeg werd ‘Oumuamua pas ontdekt toen het het zonnestelsel al verliet. Dit is zeker iets om op te letten als er weer zo’n object ons zonnestelsel benadert.

Hoe de vorm van ‘Oumuamua veranderde bij passage langs ons zonnestelsel

Maar waar komen deze objecten dan vandaan? De auteurs denken dat grote moleculaire wolken in onze Melkweg koud genoeg zijn en voldoende dichtheid hebben om zulke objecten met bevroren waterstof te vormen. Het zou het meest oude materiaal zijn in onze Melkweg. Het zou zeker de moeite waard zijn om zulk materiaal van dichtbij te bekijken, bijvoorbeeld met ESA’s nog te bouwen Comet Interceptor.

Bronnen:

https://www.universetoday.com/146360/interstellar-oumuamua-was-a-dark-hydrogen-iceberg/

https://arxiv.org/pdf/2005.12932.pdf

https://www.nationalgeographic.com/science/2020/04/perplexing-interstellar-object-starts-revealing-its-secrets/

https://www.syfy.com/syfywire/no-oumuamua-is-not-an-alien-spaceship-it-might-be-even-weirder

https://skyandtelescope.org/astronomy-news/oumuamua-sped-up-as-it-left-the-inner-solar-system-this-might-be-why

Coverfoto: ESA/Hubble, NASA, ESO, M. Kornmesser

Waarom er een gat zit tussen super-Aardes en mini-Neptunussen

Dankzij de Kepler telescoop en nu ook de TESS kennen we inmiddels duizenden exoplaneten. Genoeg om te kunnen zien wat voor planeten veel voorkomen en welke minder. We weten dankzij de transit methode de omvang van die planeten. De massa is lastiger te bepalen. (Een maan om die planeten zou daarbij erg kunnen helpen, maar de eerste exomaan moet nog steeds bevestigd worden.)

Wat opvalt is dat rotsachtige planeten zo groot als de Aarde vrij normaal zijn, net als planeten van 2 tot 3 keer de doorsnede van de Aarde. Ook planeten als Neptunus komen veel voor. Het aantal planeten met een omvang tussen de super-Aardes en mini-Neptunussen (van 10 keer de diameter van de Aarde) is echter opvallend klein. Wat is daar aan de hand?

Een team van astronomen heeft een mogelijke verklaring. Zij zeggen dat planeten, zoals de Aarde, bij hun ontstaan eerst zeeën van magma hebben. Bij de Aarde is dat later afgekoeld en gestold. Maar planeten met drie keer de diameter van de Aarde hebben een dikkere atmosfeer, waarschijnlijk met veel waterstof. Die atmosfeer werkt als een deken, waardoor dat magma niet snel afkoelt.

Waar de modellen tot nu van uit gingen, is dat dat magma inert is, dus nergens mee reageert. Maar dat magma is erg vloeibaar, bijna net zo vloeibaar als water. Wat deze nieuwe studie zegt, is dat waterstof waarschijnlijk gaat oplossen in het magma. De planeet ‘eet’ als het ware zijn atmosfeer.

Je moet hierbij bedenken dat dit proces gebeurt in het vroege leven van planeten, waarbij ze nog stof en gas uit de stofschijf rond hun ster opvangen. Dus, komt er dan nog meer waterstof in die atmosfeer, dan wordt de atmosfeer nog dikker, en neemt het magma nog makkelijker extra waterstof op. De planeet word dan dus niet groter in diameter, maar wel in massa. Pas als het genoeg materie aantrekt dat het de massa van een mini-Neptunus bereikt, gaat de atmosfeer groeien en wordt de planeet zichtbaar groter.

Er moet nog van alles aan deze hypothese getest worden. De auteurs van dit wetenschappelijke artikel geven alvast een aantal zaken waarop gelet kan worden. Bijvoorbeeld zouden planeten verder van hun ster door hun lagere temperatuur minder waterstof in hun kern kunnen opnemen, waardoor super-Aardes daar wel groter kunnen worden.

Bron:

https://news.uchicago.edu/story/why-some-planets-eat-their-own-skies

Credits coverafbeelding: NASA/ESA/G. Bacon (STScI)/L. Kreidberg & J. Bean (U. Chicago)/H. Knutson (Caltech)

Water van Saturnus’ ringen en manen lijkt op dat van Aarde.

De Cassini missie heeft meer dan een jaar na het einde alsnog voor een verrassing gezorgd: water in de ringen van Saturnus en veruit de meeste manen, lijkt op water op Aarde. Wanneer wetenschappers water of waterijs van verschillende hemellichamen vergelijken, kijken ze naar de verhouding deuterium en waterstof. Deuterium is een isotoop van waterstof en komt niet zo heel veel voor. We dachten dat Aards water van kometen kwam, maar toen liet de Rosetta missie zien dat de deuterium/waterstof verhouding van het ijs er niet op lijkt. Nu zijn we nog steeds op zoek naar de bron van onze oceanen.

Saturnus is in ieder geval niet de plek waar hetzelfde water als dat op Aarde verwacht werd. In het gebied van de “buiten-planeten” is het kouder en hadden wetenschappers een veel hogere deuterium/waterstof verhouding verwacht. Maar de Cassini missie heeft laten zien dat de deuterium/waterstof verhouding vergelijkbaar is. Dat waterijs bij Saturnus lijkt op Aards water is onverwacht.

Er was een maan van Saturnus die trouwens sterk afweek van de rest: Phoebe. Niet alleen de deuterium/waterstof verhouding was veel hoger, ook de verhouding tussen het koolstof-13 isotoop en koolstof-12 week af. Dit wijst er op dat Phoebe ver van buiten komt. Misschien de Kuiper gordel, misschien zelfs verder.

Maar waarom wordt deze ontdekking nu pas gemaakt? Cassini vloog al in 2004 langs Phoebe en heeft 13 jaar onderzoek gedaan aan Saturnus, de ringen en manen. Dat komt omdat wetenschappers dit jaar de kalibratie van het Visual and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS) instrument, waar deze metingen gemaakt zijn, hebben verbeterd. Hierdoor kon de nauwkeurigheid van de eerder gemaakte metingen verbeteren.

Bron:
http://www.psi.edu/news/phoebewater