Een artist impression van de komeetbezoeker 'Oumuamua, die voor het eerst werd ontdekt in ons zonnestelsel in oktober 2017. ESO/M. Kornmesser

Als een snel vliegende kogel afgevuurd door een onbekend en ver sterrenstelsel, de interstellaire komeet 'Oumuamua raasde door ons zonnestelsel en werd pas vorig jaar opgemerkt nadat hij van de zwaartekracht van onze zon was afgeschoten en zich in de verre ruimte had teruggetrokken.

Ruimterotsen van andere sterren zoemen onvermijdelijk de hele tijd in ons zonnestelsel, maar 'Oumuamua was de eerst positief geïdentificeerd worden als een interstellaire indringer. Maar waar kwam het precies vandaan? We zullen, astronomen zijn op de zaak, en ze hebben nu een ruw idee waar in onze melkweg 'Oumuamua's geboorteplaats zich kan bevinden.

Met behulp van ultraprecieze stermetingen gemaakt door de Gaia-missie van de European Space Agency en een aantal complexe cijferanalyses, een internationale groep onderzoekers kon het pad van de interstellaire komeet nauwkeurig onderzoeken om te zien welke sterren, over miljoenen jaren reistijd, het kan zijn tegengekomen op zijn reis. Daarbij, ze hebben het teruggebracht tot vier kandidaat-sterrenstelsels waar 'Oumuamua uiteindelijk vandaan zou kunnen komen.

Een mysterieus object

Sinds zijn ontdekking, 'Oumuamua is een hot topic. Toen het voor het eerst werd gezien, astronomen merkten op dat het de vorm had van een draaiende sigaar (of een funky pannenkoek), een kenmerk dat interessante dingen kan onthullen over hoe het is gevormd. Ze wisten ook dat het niet uit ons zonnestelsel kwam; het reisde te snel en op een hyperbolische baan. Met andere woorden, de zwaartekracht van onze zon was te zwak om hem in een baan om de aarde te houden. Vervolgens, vervolgwaarnemingen onthulden geen gasafvoer van de kandidaat-komeet, voorstellen dat, misschien, het was eigenlijk een asteroïde zonder ijs.

De "is het een asteroïde of is het een komeet?" het debat werd uiteindelijk beslecht toen astronomen het traject van 'Oumuamua berekenden en zich realiseerden dat het een kleine boost had gekregen omdat het werd verwarmd door onze zon - er kwam gas vrij van verdampend ijs, het creëren van een kleine stuwkracht om het te versnellen. Dit betekende dat hoewel het object geen duidelijke coma en staart had die gewoonlijk worden geassocieerd met kometen, het was toch een komeet.

Met al deze informatie in de hand, de volgende taak was om de oorsprong te identificeren, en astronomen hebben dat met een verrassende mate van precisie geprobeerd. Ze beschrijven hun inspanningen in een studie die in september 2018 werd aanvaard voor publicatie in The Astronomical Journal.

'Oumuamua's reis'

De interstellaire komeet zweefde al miljoenen jaren door de interstellaire ruimte, maar door zijn baan door het zonnestelsel te volgen, astronomen zouden een algemeen idee kunnen krijgen van waar het object vandaan kwam in onze melkweg en welke sterren het onderweg zou kunnen zijn tegengekomen. Voor hulp wendden ze zich tot de rijke reeks informatie van Gaia's Data Release 2 (GDR2), die in april ter beschikking werd gesteld van de wetenschappelijke gemeenschap.

"GDR2 biedt ons de 3D-posities en 3D-snelheden voor 7 miljoen sterren, " astronoom Coryn Bailer-Jones, die werkt aan het Max Planck Instituut voor Astronomie in Heidelberg, Duitsland, verklaart. "Zonder dergelijke informatie zou het onmogelijk zijn om de banen van de sterren terug in de tijd te traceren."

Voor Gaia, de beste dataset die we hadden kwam van de Europese Hipparcos-satelliet, die tot 1993 in bedrijf was en de eerste missie was om precisie-astrometrie uit te voeren (een astronomische methode om de posities en bewegingen van sterren te meten) en aangevuld met andere grondgebonden onderzoeken. Deze database bevat 2,5 miljoen sterren. Gelanceerd in 2013, Gaia is veel geavanceerder en bevat nauwkeurige informatie over de posities, bewegingen en afstand van 1.3 miljard sterren. Zeven miljoen daarvan bevatten ook informatie over hun radiale snelheid (d.w.z. de snelheid waarmee de ster naar ons toe of van ons af beweegt). Nog eens 220, 000 sterren werden toegevoegd aan de analyse waarvan hun radiale snelheden bekend waren.

Het gebied van de lucht kennende waar 'Oumuamua vandaan kwam, Bailer-Jones en zijn team hebben er 4 kunnen selecteren, 500 sterren uit de DDR2 die de interstellaire reiziger mogelijk is tegengekomen op zijn lange reis. Maar om dit aantal nog verder te verkleinen, ze moesten de tijd terugdraaien en de bewegingen van deze sterren volgen en kijken of 'Oumuamua's pad door de melkweg zou zijn gekruist, of in de buurt komen, hun historische bewegingen.

Deze analyse lijkt misschien een onmogelijke taak. Ten slotte, er zijn veel sterren die een helter-skelter-achtig zwaartekrachtlandschap creëren waar 'Oumuamua doorheen zou hebben gereisd. Hoe hebben de onderzoekers het pad berekend?

"In principe, we zouden het pad en de massa van elke ster in de melkweg moeten weten, evenals de donkere materie, om banen terug in de tijd te traceren, " legt Bailer-Jones uit. "In de praktijk dit is niet nodig; we kunnen het benaderen met behulp van een soepel zwaartekrachtpotentiaalmodel, die rekening houdt met zowel de zichtbare materie als de donkere materie [in onze melkweg]."

Er is een probleem met het maken van deze benadering, echter. Dit model evolueert niet met de tijd, en het verliest precisie over langere tijdframes. "Bijgevolg, terwijl we redelijk zeker kunnen zijn van het traceren van banen terug in de tijd voor bijvoorbeeld enkele tientallen miljoenen jaren, verder stapelen de onzekerheden zich te veel op om met goed vertrouwen iets te kunnen zeggen, " hij zegt.

'Het huis van Oumuamua?

Dat wil niet zeggen dat de onderzoekers geen kandidaten hebben. In feite, ze hebben vier dwergsterren gevonden waar 'Oumuamua vrij dicht bij is gereisd en die binnen de foutmarge liggen als het oorspronkelijke huis van de komeet.

De dichtstbijzijnde doorgang werd ongeveer 1 miljoen jaar geleden gemaakt met de roodachtige dwergster HIP 3757. Bij die gelegenheid, berekenen de onderzoekers dat 'Oumuamua binnen 1,96 lichtjaar van de ster kwam, waardoor het een mogelijke kandidaat is als 'Oumuamua's huis. Echter, de grote relatieve snelheid van de ster (hij beweegt in een razend tempo van 25 kilometer, of 15,5 mijl, per seconde) maakt dit minder waarschijnlijk.

De volgende dichtstbijzijnde pas was 3,8 miljoen jaar geleden met de zonachtige ster HD 292249. De relatieve snelheid van deze ster van 10 kilometer (6 mijl) per seconde maakt het een meer waarschijnlijke kanshebber als 'Oumuamua's thuis'. Ontmoetingen met de andere twee sterren - niet nader genoemd maar eerder gecatalogiseerd door andere onderzoeken - vonden 1,1 en 6,3 miljoen jaar geleden plaats en reizen met gemiddelde snelheden. Astronomen weten niet of een van deze sterren hun eigen planetenstelsel heeft. Om een ​​komeet als 'Oumuamua de interstellaire ruimte in te werpen, de aanwezigheid van een grote gasreuzenplaneet zal waarschijnlijk nodig zijn om de zwaartekracht te bieden.

Deze vier sterren zijn niet de enige kandidaten, echter, het zijn gewoon de beste kandidaten die de onderzoekers hebben gevonden met behulp van de huidige datasets die door Gaia beschikbaar zijn gesteld. Naarmate er meer informatie over meer sterren wordt vastgelegd door de onderzoeksmissie, meer mogelijke kandidaten kunnen zich presenteren als het huis van 'Oumuamua.

Gaia's Data Release 3 (GDR3) zou in 2021 moeten komen, voegt Bailer-Jones toe, die ook lid is van het Gaia Data Processing and Analysis Consortium. Deze release voegt meer radiale snelheidsgegevens toe en zou de zoektocht naar de oorsprong van 'Oumuamua' moeten beperken. "Hierdoor kunnen we de banen van veel meer sterren traceren, " hij zegt, "of er onder hen betere thuiskandidaten zijn, wij weten het niet. We zullen het moeten doen om erachter te komen."

Dat is nu interessant

De Oortwolk is mogelijk de thuisbasis van meer dan een biljoen kometen, volgens NASA. Astronomen denken dat het verre gebied van de ruimte de zon omcirkelt, de planeten en de Kuipergordel.