Een team van astronomen onder leiding van Coryn Bailer-Jones van het Max Planck Instituut voor Astronomie heeft het interstellaire object 'Oumuamua gevolgd naar verschillende mogelijke thuissterren. Het object werd eind 2017 ontdekt - dit was de eerste keer dat astronomen een astronomisch object konden observeren van een ander sterrenstelsel dat ons eigen zonnestelsel bezocht. Bailer-Jones en zijn collega's gebruikten gegevens van de ESA-astrometriesatelliet Gaia om vier plausibele sterren te vinden waar 'Oumuamua zijn lange reis had kunnen beginnen, meer dan een miljoen jaar geleden.

De ontdekking van het interstellaire object dat nu bekend staat als 'Oumuamua in oktober 2017 was een première:voor de eerste keer, astronomen konden een interstellair object bezoeken dat ons zonnestelsel bezocht. Helaas, de bezoeker werd pas betrapt toen hij wegging, maar astronomen waren nog steeds in staat om grond- en ruimtetelescopen te gebruiken om de beweging van het object te meten.

Nutsvoorzieningen, een groep astronomen onder leiding van Coryn Bailer-Jones is erin geslaagd de beweging van 'Oumuamua te volgen en vier kandidaat-sterren te identificeren waar het interstellaire object zou kunnen zijn ontstaan. Eerdere studies hadden soortgelijke reconstructies geprobeerd van de oorsprong van 'Oumuamua, maar had geen aannemelijke kandidaten bedacht.

Een cruciaal nieuw ingrediënt

In deze eerdere onderzoeken ontbrak een cruciaal ingrediënt:in juni 2018 een groep onder leiding van ESA-astronoom Marco Micheli had aangetoond dat 'Oumuamua's baan binnen het zonnestelsel niet die is van een object in vrije val, dat is, van een object dat uitsluitend onder invloed van de zwaartekracht beweegt. In plaats daarvan, er was wat extra versnelling toen het object dicht bij de zon was. De waarschijnlijke verklaring is dat 'Oumuamua enige gelijkenis heeft met een komeet - met ijs dat, wanneer voldoende verwarmd door zonlicht, produceert gas dat op zijn beurt het bronobject zal versnellen als een buitengewoon zwakke raketmotor. Hoewel zwak - de uitgassing was niet zichtbaar op afbeeldingen zoals bij kometen dicht bij de zon - is het te groot om te worden genegeerd bij het teruglopen van de baan.

De nieuwe studie door Bailer-Jones en collega's houdt rekening met hoe 'Oumuamua's baan is veranderd toen het object dicht bij de zon passeerde, de astronomen een nauwkeurige schatting geven van de richting waar het object oorspronkelijk vandaan kwam, evenals de snelheid waarmee het ons zonnestelsel binnenkwam.

Gebruikmaken van Gaia's schat aan gegevens

Dat zou kunnen zorgen voor hoe 'Oumuamua het zonnestelsel binnenkwam, maar hoe zit het met de sterren die hij onderweg tegenkwam, en hun gecombineerde zwaartekracht die de baan van het object zal hebben beïnvloed? Voor dit deel van de verbouwing Bailer-Jones maakte gebruik van een schat aan gegevens die ESA's Gaia-missie in april heeft vrijgegeven, Gaia's gegevensversie 2 (DR2). Als leider van een van de groepen die verantwoordelijk zijn voor het voorbereiden van Gaia-gegevens voor gebruik door de wetenschappelijke gemeenschap, Bailer-Jones is zeer bekend met deze specifieke dataset. Vooral, DR2 bevat nauwkeurige informatie over posities, beweging in de lucht, en parallax (als maat voor afstand), voor 1,3 miljard sterren. Voor zeven miljoen daarvan, er is ook informatie over de radiale snelheid van de ster, dat is, zijn beweging direct van of naar ons toe. Met behulp van de astronomische database Simbad, de astronomen namen nog eens 220 000 sterren mee in hun studie, waarvoor radiale snelheid alleen beschikbaar is uit de Simbad-database.

Volgende, de astronomen keken naar een geschatte track-back:een vereenvoudigd scenario waarin zowel 'Oumuamua als alle sterren langs rechte lijnen bewegen, bij constante snelheden. Vanuit dit scenario ze selecteerden ongeveer 4500 sterren die veelbelovende kandidaten waren voor een nauwere ontmoeting met 'Oumuamua. Toen kwam de volgende stap:het traceren van de eerdere moties voor deze kandidaten, en voor 'Oumuamua met behulp van een afgevlakte versie van de gravitatie-invloed van alle materie in ons eigen melkwegstelsel (het 'afgevlakte galactische potentieel').

Op zoek naar kandidaat-woningen

Verschillende studies hadden al gesuggereerd dat 'Oumuamua tijdens de planeetvormingsfase uit het planetenstelsel van zijn thuisster werd geworpen, toen er veel kleine objecten ("planetesimals") rondvlogen die interageren met gigantische planeten in het systeem. De thuisster van het object heeft waarschijnlijk twee belangrijke eigenschappen:het traceren van de baan van Oumuamua leidt ons direct terug naar, of in ieder geval heel dichtbij, de thuisster. In aanvulling, de relatieve snelheid van 'Oumuamua en zijn thuisster is waarschijnlijk relatief langzaam - objecten worden doorgaans niet met grote snelheden uit hun thuissystemen geworpen.

Bailer-Jones en zijn collega's vonden vier sterren die mogelijke kandidaten zijn voor 'Oumuamua's thuiswereld. Alle vier zijn het dwergsterren. Degene die het dichtst bij 'Oumuamua kwam, ten minste ongeveer een miljoen jaar geleden, is de roodachtige dwergster HIP 3757. Hij naderde binnen ongeveer 1,96 lichtjaar. Gezien de onzekerheden die in deze reconstructie niet zijn meegenomen, dat is dichtbij genoeg voor 'Oumuamua om afkomstig te zijn van zijn planetenstelsel (als de ster er een heeft). Echter, de relatief hoge relatieve snelheid (ongeveer 25 km/s) maakt het minder waarschijnlijk dat dit het huis van 'Oumuamua is.

De volgende kandidaat HD292249, lijkt op onze zon, 3,8 miljoen jaar geleden iets minder dicht bij de baan van het object was, maar met een kleinere relatieve snelheid van 10 km/s. De twee extra kandidaten ontmoetten 'Oumuamua 1,1 en 6,3 miljoen jaar geleden, respectievelijk, bij gemiddelde snelheden en afstanden. Deze sterren zijn eerder gecatalogiseerd door andere onderzoeken, maar er is weinig over hen bekend.

Verdere routebeschrijving

Hoewel deze vier plausibele kandidaten zijn, het rokende pistool ontbreekt nog. Om 'Oumuamua met de waargenomen snelheden uit te werpen, het thuissysteem zou een geschikte gigantische planeet moeten hebben die 'Oumuamua in de diepten van de ruimte zou kunnen slingeren. Tot dusver, er is geen dergelijke planeet rond die sterren gedetecteerd - maar aangezien tot nu toe geen van de sterren nauwkeurig op planeten is onderzocht, dat zou in de toekomst wel eens kunnen veranderen.

De studie wordt ook beperkt door het beperkte aantal radiale snelheden dat is opgenomen in Gaia's tweede gegevensrelease. Gaia's derde vrijgegeven, voorzien voor 2021, zou dergelijke gegevens moeten leveren voor een steekproef van tien keer grotere sterren, die kunnen leiden tot de identificatie van extra kandidaten. De zoektocht naar het huis van 'Oumuamua gaat door. De hier gepresenteerde studie presenteert interessante kandidaten, maar we hebben ons interstellaire bezoekershuis niet helemaal gevolgd, nog.

Het hier beschreven werk wordt geaccepteerd voor publicatie in de Astrofysisch tijdschrift zoals Bailer-Jones et al. 2018, "Plausibele thuissterren van het interstellaire object 'Oumuamua gevonden in GaiaDR2."