Van kometen is bekend dat ze een humeur hebben. Terwijl ze vanaf de buitenranden van ons zonnestelsel naar binnen vliegen, deze ijzige lichamen beginnen gas en stof te spuwen naarmate ze dichter bij de zon komen. Hun lichtgevende uitbarstingen kunnen resulteren in spectaculaire beelden die de nachtelijke hemel dagenlang sieren, weken of zelfs maanden.

Maar kometen worden niet zo geboren, en hun pad van hun oorspronkelijke formatielocatie naar het binnenste zonnestelsel is lange tijd besproken. Kometen zijn van groot belang voor planetaire wetenschappers omdat ze waarschijnlijk de meest ongerepte overblijfselen zijn van materiaal dat overblijft na de geboorte van ons zonnestelsel.

In een studie gepubliceerd in de Astrofysische journaalbrieven , een team van onderzoekers, waaronder Kathryn Volk en Walter Harris van het Lunar and Planetary Laboratory van de Universiteit van Arizona, rapporteert de ontdekking van een orbitaal gebied net voorbij Jupiter dat fungeert als een 'komeetpoort'. Dit pad leidt ijzige lichamen die centauren worden genoemd uit het gebied van de reuzenplaneten - Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus - naar het binnenste zonnestelsel, waar ze regelmatige bezoekers van de buurt van de aarde kunnen worden, kosmisch gesproken.

Ruwweg gevormd als een denkbeeldige donut die het gebied omringt, de poort werd ontdekt als onderdeel van een simulatie van centauren, kleine ijzige lichamen die in chaotische banen tussen Jupiter en Neptunus reizen.

Centauren:ijzige schurken op lukrake paden

Centauren zijn vermoedelijk afkomstig uit de Kuipergordel, een gebied dat bevolkt wordt door ijzige objecten voorbij Neptunus en zich uitstrekt tot ongeveer 50 astronomische eenheden, of 50 keer de gemiddelde afstand tussen de zon en de aarde. Nauwe ontmoetingen met Neptunus duwen sommigen van hen naar binnenwaartse banen, en ze worden centauren, die fungeren als de bronpopulatie van de ongeveer 1, 000 kortperiodieke kometen die rond het binnenste zonnestelsel razen. Deze kometen, ook bekend als kometen van de Jupiter-familie, of JFC's, omvatten kometen bezocht door ruimtevaartuigmissies zoals Tempel 1 (Deep Impact), Wild 2 (Stardust) en 67P/Churyumov-Gerasimenko (Rosetta).

"De chaotische aard van hun banen verduistert de exacte paden die deze centauren volgen op hun weg om JFC's te worden, " zei Volk, een co-auteur van de krant en een stafwetenschapper die Kuipergordelobjecten bestudeert, planetaire dynamiek en planeten buiten ons zonnestelsel. "Dit maakt het moeilijk om erachter te komen waar ze precies vandaan kwamen en waar ze in de toekomst naartoe zouden kunnen gaan."

Verdrongen door de zwaartekrachtvelden van verschillende nabijgelegen reuzenplaneten - Jupiter, Saturnus en Neptunus - centauren hebben niet de neiging om rond te hangen, zorgen voor een buurt met veel omzet, zei Harris.

"Ze ratelen een paar miljoen jaar rond, misschien enkele tientallen miljoenen jaren, maar geen van hen was er zelfs niet in de buurt van de tijd dat het zonnestelsel werd gevormd, " hij zei.

"We kennen 300 centauren die we door telescopen kunnen zien, maar dat is slechts het topje van een ijsberg van naar schatting 10 miljoen van dergelijke objecten, ’ voegde Harris eraan toe.

"De meeste centauren die we kennen, werden pas ontdekt toen CCD's beschikbaar kwamen, plus je hebt de hulp van een computer nodig om naar deze objecten te zoeken, "Zei Volk. "Maar er is een grote vertekening in waarnemingen omdat de kleine objecten gewoon niet helder genoeg zijn om te worden gedetecteerd."

Waar kometen gaan sterven

Elke passage rond de zon veroorzaakt meer slijtage aan een komeet totdat deze uiteindelijk uiteenvalt, een nauwe ontmoeting heeft met een planeet die hem uit het binnenste zonnestelsel werpt, of zijn vluchtige stoffen - meestal gas en water - zijn uitgeput.

"Vaak, veel van het stof blijft achter en bedekt het oppervlak, dus de komeet warmt niet veel meer op en gaat slapen, ’ zei Harris.

Door een of ander mechanisme, een gestage aanvoer van "babykometen" moet degenen vervangen die hun loop hebben gehad, "maar tot nu toe we wisten niet waar ze vandaan kwamen, " hij voegde toe.

Om beter te begrijpen hoe centauren JFC's worden, het onderzoeksteam richtte zich op het maken van computersimulaties die de baan van 29P/Schwassmann-Wachmann 1 konden reproduceren. of SW1, een centaur die in 1927 werd ontdekt en waarvan werd gedacht dat hij ongeveer 40 mijl in doorsnee was.

SW1 verbaast astronomen al lang met zijn hoge activiteit en frequente explosieve uitbarstingen, ondanks het feit dat het te ver van de zon is om waterijs te laten smelten. Zowel zijn baan als activiteit plaatsen SW1 in een evolutionair midden tussen de andere centauren en de JFC's, en het oorspronkelijke doel van het onderzoek was om te onderzoeken of de huidige omstandigheden van SW1 consistent waren met de orbitale voortgang van de andere centauren.

Om dit te bereiken, het team modelleerde de evolutie van lichamen buiten de baan van Neptunus, door het gebied van de reuzenplaneet en binnen de baan van Jupiter.

"De resultaten van onze simulatie bevatten verschillende bevindingen die ons begrip van komeetevolutie fundamenteel veranderen, Harris zei. Van de nieuwe centauren die door de simulatie worden gevolgd, meer dan een op de vijf bleek op een bepaald moment in hun evolutie een baan te betreden die vergelijkbaar is met die van SW1."

Met andere woorden, hoewel SW1 de enige grote centaur lijkt te zijn van het handjevol objecten waarvan momenteel bekend is dat ze de "wieg van kometen bezetten, " het is niet de uitbijter die werd gedacht te zijn, maar nogal gewoon voor een centaur, volgens Harris.

Naast het alledaagse karakter van de baan van SW1, de simulaties leidden tot een nog verrassendere ontdekking.

"Centauren die door dit gebied trekken, zijn de bron van meer dan tweederde van alle kometen van de Jupiter-familie, "Harris zei, "waardoor dit de primaire toegangspoort is waardoor deze kometen worden geproduceerd."

"Historisch, onze veronderstelling was dat het gebied rond Jupiter vrij leeg is, cleaned out by the giant planet's gravity, but our results teach us that there is a region that is constantly being fed, " Volk says.

This constant source of new objects may help explain the surprising rate of icy body impacts with Jupiter, such as the famous Shoemaker-Levy 9 event in 1994.

A Comet Worthy of Worship

Based on estimates and calculations of the number and size of objects entering, inhabiting and leaving the gateway region, the study predicted it should sustain an average population of about 1, 000 Jupiter-family objects, not too far off the 500 that astronomers have found so far.

The results also showed that the gateway region triggers a rapid transition:once a centaur has entered it, it is very likely to become a JFC within a few thousand years, a blink of an eye in solar system timeframes.

The calculations suggest that an object of SW1's size should enter the region every 50, 000 jaar, making it likely that SW1 is the largest centaur to begin this transition in all of recorded human history, Harris and Volk suggest. In fact, SW1 could be on its way to becoming a "super comet" within a few thousand years.

Comparable in size and activity to comet Hale-Bopp, one of the brightest comets of the 20th century, SW1 has a 70% chance of becoming what could potentially amount to the most spectacular comet humankind has ever seen, the authors suggest.

"Our descendants could be seeing a comet 10 to 100 times more active than the famous Halley comet, "Harris zei, "except SW1 would be returning every six to 10 years instead of every 75."

"If there had been a comet this bright in the last 10, 000 years we would know about it, " Volk said.

"We take this as strong evidence that a similar event has not happened at least since then, "Harris zei, "because ancient civilizations would not only have recorded the comet, they may have worshiped it!"