Er zouden zich interstellaire kometen in ons zonnestelsel moeten verbergen na een reis van vele lichtjaren. Misschien hebben we er al een gezien, maar geloofden dat het een "normale" komeet was, gevormd in het zonnestelsel, volgens Tom Hands, astrofysicus aan de Universiteit van Zürich en lid van de NCCR PlanetS.

Kometen fascineren de mensheid al eeuwenlang. Waar komen deze exotische voorwerpen vandaan? Volgens de meest populaire theorie voorgesteld door de Nederlandse astronoom Jan Oort, tijdens een zeer vroege fase van de vorming van het zonnestelsel, de reuzenplaneten verspreidden objecten in de buitenste regionen ver weg van de zon. Daar, de ijzige rotsen en stofdeeltjes vormden een soort wolk. Passerende sterren zouden deze objecten terug in het binnenste zonnestelsel kunnen verstrooien, waar we ze als kometen waarnemen. Afkomstig uit de Oortwolk, deze langperiodieke kometen hebben vaak meer dan 200 jaar nodig voor één baan om de zon.

"We presenteren een tweede mogelijke oorsprong voor dergelijke kometen, " zegt Tom Hands, postdoc aan het Institute for Computational Science van de Universiteit van Zürich:"Ze [hadden] in het relatief recente verleden uit de interstellaire ruimte kunnen worden gevangen."

Twee interstellaire bezoekers haalden de afgelopen jaren het nieuws. in 2017, het eerste dergelijke object werd gedetecteerd, een asteroïde-achtig lichaam genaamd 'Oumuamua. In augustus 2019 vond amateurastronoom Gennady Borisov een komeet die uit de interstellaire ruimte kwam en het zonnestelsel weer zal verlaten. 'Oumuamua en komeet Borisov zijn beide overblijfselen van planeetvorming in andere zonnestelsels, op dezelfde manier wordt gedacht dat onze kometen en asteroïden de overblijfselen zijn van planeetvorming in ons zonnestelsel.

400 miljoen objecten simuleren

Na de ontdekking van de eerste twee interstellaire objecten, Tom Hands en Walter Dehnen van de Universiteit van München, Duitsland, gebruikten computersimulaties om te bestuderen hoe interstellaire objecten door ons zonnestelsel konden worden vastgelegd. "Deze verstekelingen vormen zich rond verre sterren voordat ze naar ons worden geslingerd, een reis van vele lichtjaren maken voordat hij Jupiter tegenkomt en in het zonnestelsel wordt gevangen, " legt Hands uit. "We simuleerden 400 miljoen van dergelijke lichamen toen ze de zon en Jupiter naderden." De onderzoekers gebruikten realistische snelheden voor deze objecten op basis van gegevens van de GAIA-missie, en bestudeerden hoe ze omgaan met Jupiter tijdens hun reis door het zonnestelsel.

Dit werk is gedaan op het VESTA-cluster van de Universiteit van Zürich. "We gebruikten een geavanceerde code die draait op grafische verwerkingseenheden in plaats van traditionele computerprocessors om ons in staat te stellen zo'n groot aantal objecten in korte tijd te simuleren, " legt Hands uit. "De simulaties duurden in totaal twee dagen met ongeveer 70 grafische kaarten. [Het zou ongeveer 140 dagen hebben geduurd] als we maar één kaart en veel hadden gebruikt, veel langer als we een normale desktopcomputerprocessor hadden gebruikt."

De resultaten van de simulaties die nu gepubliceerd zijn in de Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society ( MNRAS ) blijkt dat in een kleine minderheid van de gevallen, de banen van de objecten worden door Jupiter voldoende veranderd dat ze aan het zonnestelsel worden gebonden. "Hoewel de vangstkans klein is, er kunnen een paar honderd tot honderdduizenden van deze buitenaardse kometen zijn die rond de zon draaien, ’ zegt de astrofysicus.

Vastgelegde objecten bevinden zich doorgaans in banen die sterk lijken op die van langperiodieke kometen die de mensheid al eeuwenlang observeert, wat suggereert dat ze zich in het volle zicht verstoppen. "Als we er een konden identificeren, we zouden een reële mogelijkheid hebben om de samenstelling van materiaal gevormd in andere zonnestelsels in detail te bestuderen, " zegt Handen.

ESA heeft onlangs een missie genaamd Comet Interceptor geselecteerd, ontworpen om een ​​lange-periode of interstellaire komeet te laten vliegen. De Universiteit van Bern levert het camerasysteem en de massaspectrometer voor deze missie, en zal zoeken naar verschillen tussen deze objecten en die kometen waarvan bekend is dat ze hun oorsprong hebben in ons zonnestelsel.

In een eerder artikel gepubliceerd in mei 2019, Hands en collega's bestudeerden hoe nauwe interacties tussen sterren in hun geboortecluster de kometen en asteroïden rond elke ster beïnvloeden. Ze ontdekten dat objecten kunnen worden bevrijd en "vrij zwevend" in de melkweg kunnen worden achtergelaten, of als alternatief "gestolen" door andere sterren. Dit bracht hen ertoe te suggereren dat de Oortwolk gedeeltelijk zou kunnen worden bevolkt door objecten die rond andere sterren zijn gevormd maar vervolgens miljarden jaren geleden door de zon in zijn geboortecluster zijn vastgelegd. Deze laatste studie onderzoekt de vangst van vrij zwevende asteroïden en kometen, die mogelijk zijn bevrijd van hun moederster door het mechanisme dat in de eerdere studie is aangetoond.