Wat ruist er door de ruimte?

Transcriptie

1 Planetoïden, meteoroïden, meteoren en meteorieten In ons zonnestelsel zwerven nog verschillende brokstukken rond in een baan om de zon. Afhankelijk van hun grootte noemen we het asteroïden of meteoroïden. Meteoroïden zijn fragmenten gesteente met een middellijn van minder dan 50 meter. Asteroïden zijn veel groter, tot zelfs honderden kilometer. Deze worden ook wel planetoïden of miniplaneten genoemd. Een speciaal type asteroïden kruist regelmatig de baan van de aarde en daarom krijgen ze de naam 'aardscheerders'. Hier wordt volop onderzoek naar verricht om de potentiële ramp die een botsing zou meebrengen te voorkomen. Een meteoriet is het resterende deel van een meteoroïde die op de aarde is ingeslagen. Tijdens zijn tocht door de dampkring wordt het materiaal sterk afgeremd en zeer heet. Dit is dan te zien als een lichtspoor aan de hemel en noemen we een meteoor. Zo'n meteoor of vallende ster zien we ook wanneer een stofdeeltje in de atmosfeer van de aarde terechtkomt, al zijn die niet groot genoeg om op aarde te belanden. Kometen zijn dan weer hemellichamen die vaak in erg elliptische banen rond een ster draaien. Zo'n 'staartster' of 'vuile sneeuwbal' bestaat uit ijs, stof en gas. Als een ster Op nieuwjaarsdag 1801 ontdekte de Italiaanse sterrenkundige Giuseppe Piazzi de eerste asteroïde, Ceres. Aanvankelijk dacht hij dat het een komeet was, maar de baan was te langzaam en regelmatig. De kwestie werd een jaar later opgelost toen de Duitser Heinrich Wilhelm Olbers een tweede groot brokstuk ontdekte dat hij Pallas noemde. De ontdekker van Uranus, William Herschel, kwam vervolgens met de gezamenlijke naam 'asteroïde', wat 'als een ster' betekent. Asteroïden lijken vanaf de aarde gezien meer op sterren, ook al bewegen ze als planeten. Aardscheerders Asteroïden bevinden zich niet enkel in de asteroïdengordel, ze 'verkennen' het hele zonnestelsel. Trojaanse asteroïden volgen de omloopbanen van planeten zoals bijvoorbeeld Jupiter. In de Kuipergordel zitten ook trans-neptuniaanse objecten die als asteroïden beschouwd kunnen worden. Sommige asteroïden hebben sterk elliptische banen of kruisen het pad van de aarde en dragen de naam Near-Earth Objects (NEO's) of aardscheerders. Als de aarde op hetzelfde tijdstip op dezelfde plek in de ruimte komt, zou een botsing plaatsvinden. Er is veel belangstelling voor het idee van een botsing met een asteroïde. Het voortbestaan van de mensheid zou namelijk in gevaar kunnen komen. Hoe dicht komen zo'n brokken ruimtepuin? En hoe groot is de kans dat ze inslaan? Wat kunnen we doen om botsingen te voorkomen? De planetoïdengordel Veel van de asteroïden in het zonnestelsel bevinden zich in een zone tussen de banen van Mars en Jupiter: de asteroïdengordel of planetoïdengordel. Deze strook bevat duizenden bekende en vele duizenden onbekende stukken ruimtepuin. De gordel is waarschijnlijk een 'mislukte planeet' die niet kon uitgroeien tot een vijfde rotsplaneet omdat de sterke zwaartekracht van Jupiter te storend was. De meeste asteroïden zijn echter zo klein dat een eventuele planeet kleiner dan de maan zou geworden zijn. Ceres heeft een diameter van 1000 km en is als enige planetoïde bolvormig, waardoor ze een dwergplaneet genoemd wordt.

2 Dreigend gevaar of uit de lucht gegrepen? In 1989 kruiste de asteroïde 4581 Asclepius de baan van de aarde enkele uren nadat de aarde op dat punt geweest was. De NASA voorspelt geregeld de kans op inslagen van gekende aardscheerders. Men was bang dat de asteroïde Apophis (325 meter groot en ontdekt in 2004) in 2029 zou kunnen inslaan; het jaartal werd vervolgens veranderd in 2036 en de kans op een inslag wordt nu erg gering geschat. Berekeningen van de banen zijn erg moeilijk en wijzigen bij elke passage van het brokstuk langs de aarde. Er zijn veel objecten die de aarde net missen en er worden steeds meer kleine asteroïden ontdekt die een bedreiging vormen. Momenteel gaat veel aandacht naar de planetoïde 1950DA. Onderzoekers kwamen uit op een redelijk waarschijnlijke inslag op 16 maart 2880 maar de kans is groot dat de berekeningen zullen veranderen of dat de asteroïde de aarde net zal missen. Toch blijven we niet altijd buiten schot... Op 30 juni 1908 vond in Tunguska (Siberië) een enorme explosie plaats. In een omtrek van ongeveer 30 kilometer knapten alle bomen omver. De schade werd veroorzaakt door de ontploffing van een meteoroïde, 8 kilometer boven het aardoppervlak. We moeten echter niet zo ver terug in de tijd februari 2013 Enkele uren voor de aangekondigde asteroïde 2012 DA 14 ons rakelings (op 27700k m) passeerde, werd in het Russische Oeralgebied een vuurbal waargenomen, gevolgd door een luide supersonische knal, de Tsjeljabinsk meteoroïde. De bolide veroorzaakte een schokgolf waardoor talloze ruiten sneuvelden en 1200 mensen gewond raakten. De meteoroïde die deze ravage veroorzaakte, had een diameter van vermoedelijk 17 meter en een massa van 9000 ton. De vrijgekomen energie werd geschat op 500 kiloton TNT, ruim 30 keer meer dan bij de atoombom die boven Hiroshima ontplofte. Op drie plaatsen vond men meteorieten terug, één ervan had zelfs een krater van 6 meter veroorzaakt. De meteoroïde was op voorhand niet opgemerkt in de ruimte, de veel grotere asteroïde wel. Toch bestond er geen enkel verband tussen de twee natuurverschijnselen op 15 februari Bestaan er technieken om ons te beschermen? Een samenwerking van Europese en Amerikaanse ruimteonderzoekers is het AIDAproject gestart (Asteroid Impact and Deflection Assessment). Eerste reisdoel wordt de kleine dubbelplanetoïde Didymos. Twee ruimtesondes, DART en AIM (Double Asteroid Redirection Test en Asteroid Impact Monitor), vertrekken in De kleinste van de twee planetoïden wordt beschoten met DART, een zwaar projectiel, AIM zal metingen verrichten over het effect van de botsing. Zo proberen de onderzoekers ervaring op te doen met het afbuigen van asteroïden. Die technieken zijn nodig om in de toekomst de aarde te beschermen tegen kosmische inslagen. Andere methodes zoals het brokstuk opblazen met een kernwapen zijn gekend uit vele rampenfilms maar worden in de praktijk niet meteen overwogen. Wel bestaat het idee om 'gevaarlijke' ruimterotsen te bedekken met verf. De verf op het oppervlak leidt tot meer weerkaatsing van zonlicht en het afketsen van fotonen zou genoeg kracht opleveren om het object van koers te doen veranderen. Het zou wel 20 jaar duren voor de druk van de zonnestraling voldoende is om een kei van 300 meter uit de baan van de aarde te duwen.

3 Vallende sterren, stenen uit de ruimte: onderzoek en toekomst Vallende sterren en meteorieten Meteoroïden die op aarde vallen, 'verbranden' hoog in de atmosfeer en creëren zo een opvallende verschijning: een meteoor, ook wel vallende ster genoemd. Verbranden is niet het juiste woord, de lichtstreep komt er door ionisatie. Dit betekent dat atomen in de atmosfeer een aantal elektronen verliezen die ze na de passage terug opnemen. Bij het opnemen zenden ze fotonen of lichtdeeltjes uit. Zo nemen wij dan een prachtige vallende ster waar. Bij grote meteoroïden spreken we van 'vuurbollen' die kunnen vergezeld zijn van een supersonische knal. Hier ligt een verband met andere opmerkelijke verschijnselen aan de hemel: kometen. Deze laten in hun baan rond de zon een spoor van stofdeeltjes en kleine brokstukken achter. Als het pad van de aarde dat van een komeet kruist, manifesteren deze brokstukken zich op aarde als een regen van meteoren. Beroemde meteorenregens zijn de Perseïden (rond 12 augustus, horen bij de komeet Swift-Tuttle), Leoniden (half november) Geminiden (december) en Boötiden (begin januari). Deze zijn genoemd naar het sterrenbeeld waaruit alle meteoren lijken te vertrekken. Die bron is de radiant van de meteorenzwerm, op de foto links aangeduid met een rood kruisje. Sommige meteoroïden, of delen ervan, bereiken de grond en noemen we meteorieten. Deze stenen uit de ruimte worden onderverdeeld in drie types: steenmeteorieten (gesteente), ijzermeteorieten (ijzer en nikkel) en steen-ijzermeteorieten. Ruim 80% van alle meteorieten die op aarde vallen, zijn een soort steenmeteoriet, namelijk chondriet. In zeldzame gevallen kunnen meteorieten ook afkomstig zijn van de maan of de planeet Mars. De ruimtekeien die het oppervlak van de aarde bereiken, vormen daar opmerkelijke inslagkraters. Op onze planeet zijn er minstens 56 kraters met een diameter groter dan 14 kilometer. Deze zijn meestal vele miljoenen jaren oud en nog nauwelijks zichtbaar. Steenmeteoriet (links) en ijzermeteoriet (rechts) Barringerkrater in Arizona, VS Hoba meteoriet, Namibië Toekomstplannen met asteroïden In 1991 vloog de Galileo-sonde, op weg naar Jupiter, langs Gaspra die zo de eerstbezochte planetoïde werd. Vijf jaar later lanceerde de NASA de ruimtesonde NEAR (Near-Earth Asteroid Rendezvous) op weg naar Eros. Het toestel stuurde een jaar lang gegevens zoals grootte, vorm en oppervlaktetemperatuur naar de aarde en landde nadien zacht op het oppervlak. De 'DAWN Mission' bezocht in 2011 Vesta en gaat in 2015 Ceres verkennen. In de toekomst worden planetoïden misschien wel ontgonnen met het oog op interplanetaire ruimtevaart. Het water en de metalen die deze aardscheerders bezitten, kunnen resulteren in het bouwen en bijtanken van ruimtevaartuigen, al is dit verre toekomstmuziek (zie logo Deep Space Industries).

4 Kometen: sneeuwballen die ons zonnestelsel doorkruisen Kometen zijn opmerkelijke hemellichamen die in erg elliptische banen rond een ster draaien. Het merendeel van de massa van een komeet zit in de kern, een soort onregelmatige asteroïde in de 'kop' van de komeet. De kern is vaak niet meer dan enkele tientallen kilometer lang. Hij bevat gesteente, bevroren gassen en water. Zo komt een komeet ook aan de bijnaam 'vuile sneeuwbal' of 'ijsklomp'. De kern zit verborgen in de coma, een gebied met gas en stof dat wordt weggeblazen wanneer de komeet de zon nadert. De coma, mogelijk tot duizenden kilometer breed, kan een komeet veel groter doen lijken dan ze eigenlijk is. Vanaf de aarde zien we de coma als een gigantische witte 'vuurbol' voor de kop van de komeet. Onvoorspelbare reizigers Pas in 1705 ontdekte Edmond Halley dat veel kometen hun omloop rond de zon herhalen. Hij realiseerde zich dat de komeet, die later naar hem genoemd werd, iedere 76 jaar terugkeerde aan de hemel. De omloopbanen van kometen zijn erg excentrisch en er worden op basis hiervan drie soorten kometen geclassificeerd. De Jupiter-familie, kometen met een korte periode en kometen met een lange periode. Als de komeet de zon nadert, begint materiaal in de kern te verdampen of sublimeren. Die materie wordt door de zonnewind gestroomlijnd en zo ontstaan de staarten van kometen. Meestal zijn er twee: een stofstaart en een ionenstaart. De stofstaart, gevormd door verdampt ijs en stof van de kern, verschijnt als een indrukwekkende witte streep aan de hemel en trekt een spoor van miljoenen kilometer. De plasmastaart of ionenstaart is door de blauwachtige kleur minder goed zichtbaar. De gassen in de coma reageren met de stralen van de zon en ondergaan ionisatie. De zonnewind blaast deze deeltjes dan tot een tweede staart, die meer dan honderd miljoen kilometer lang kan worden. Jupiter-familie Sommige kometen, zoals Tempel 1, volgen een baan tussen de zon en Jupiter. Ze doen vijf tot tien jaar over een omloop en zijn afkomstig uit de Kuipergordel maar werden ingevangen door de zwaartekracht van Jupiter. Periodieke kometen Kometen met een korte periode, zoals de komeet Halley, bereiken hun aphelium (verste punt van de zon) in de Kuipergordel. Ze krijgen codes met een letter 'P', wat staat voor periodieke komeet. Hun omlooptijd is minder dan 200 jaar of er werden reeds twee passages door het perihelium geobserveerd. Ruimteonderzoek naar kometen Niet-periodieke kometen De omloopbanen van kometen met lange perioden lijken parabolisch te zijn. Deze ijsbrokken komen uit de 'wolk van Oort', duiken naar de binnenste delen van het zonnestelsel en keren nadien terug. Hun verschijning kan dus maar eenmalig waargenomen worden. De officiële code voor kometen die niet terugkomen, begint met de letter 'C'. Voorbeeld hiernaast is de komeet Hyakutake Kometen zijn onveranderde resten sinds het ontstaan van het zonnestelsel en dus zeker de moeite waard om te onderzoeken. Toch is onze kennis erover nog erg beperkt. In 2005 probeerde de NASA daar wat aan te doen door met succes de sonde Deep Impact naar de komeet Tempel 1 te loodsen. Een kijkje 'in' de komeet betekent een reis van 4,6 miljard jaar terug in de tijd. De botsing van de sonde met de komeet veroorzaakte een lange pluim van extreem fijn materiaal. De analyse van de resultaten van de missie zal ons meer inzicht geven in de structuur en chemische opbouw van de komeetkern. De resultaten zullen ook worden vergeleken met die van de Europese missie Rosetta, die op weg is naar komeet Churyumov-Gerasimenko. In 2014 wil men een landingsmodule op de komeet neerzetten. Misschien komt er zo zekerheid over het vermoeden dat kometen met hun ijswater, door inslagen toen de aarde gevormd werd, deels water op aarde gebracht hebben. Het ruimtetuig Rosetta heeft een massa van 3 ton en verkrijgt energie via 28 meter lange zonnepanelen. De lander Philae zal zich in 2014 vastmaken aan de kern en de eerste foto s terugsturen van het oppervlak van een komeet. De orbiter zal de komeet daarna anderhalf jaar volgen terwijl de komeet naar de zon duikt. Rosetta zal ons voor het eerst laten zien welke indrukwekkende veranderingen zich voordoen als deze ijsberg in de ruimte wordt opgewarmd door de zon. Inslag van Deep Impact op komeet Tempel 1

5 Bekende en recente kometen De komeet Halley is een van de bekendste periodieke kometen. De oudste waarnemingen gebeurden Chinese en Babylonische astronomen, 466 voor onze tijdrekening. In 1456 bestempelde de paus komeet Halley als 'werktuig van de duivel'. Bij de laatste passage van de komeet, in 1986, was hij nauwelijks met het blote oog te zien. Een volgende gelegenheid is er in De komeet Shoemaker-Levy 9 (D/1993 F2) was bij zijn ontdekking in 1993 al in stukken gebroken. Een jaar later sloeg deze te pletter op de gasreus Jupiter. Tussen 16 en 22 juli 1994 kwamen 21 fragmenten in botsing met de planeet. Sommige delen waren nog meer dan twee kilometer groot. Het effect van de inslag op de atmosfeer van Jupiter was enorm. Vuurbollen zo groot als de aarde stegen op uit de wolken. De inslag werd rechtstreeks waargenomen door ruimtesondes aan de achterkant van Jupiter. In juni 1995 werd de komeet Hale-Bopp tegelijk ontdekt door Alan Hale en Thomas Bopp. De komeet was van midden 1996 tot eind 1997, ruim achttien maanden, met het blote oog zichtbaar! Zelfs in gebieden met lichtvervuiling was de komeet gemakkelijk aan de hemel te zien. Door zijn langdurige en spectaculaire verschijning wekte Hale-Bopp zowel bij sterrenkundigen als het algemene publiek veel belangstelling. In 2007 was komeet C/2006 P1 McNaught zichtbaar van op aarde. Het was de helderste komeet in veertig jaar. Rond diezelfde tijd ging ruimtesonde Ulysses door de plasmastaart van McNaught. De kern was toen al 257 miljoen kilometer ver van de sonde, goed voor de langste plasmastaart ooit ontdekt. McNaught is geen terugkerende komeet en was dus slechts eenmaal te zien vanaf de aarde. Eind oktober 2007 was er nog de vreemde komeet Holmes, een periodieke komeet ontdekt in In enkele uren tijd veranderde de helderheid van de komeet van magnitude 17 naar magnitude 2,8. De komeet werd zo met het blote oog zichtbaar als een wazige 'ster'. Een plotse uitbarsting van gassen, onder invloed van de zon, zou het nieuwe lichtpuntje in het sterrenbeeld Perseus kunnen verklaren, maar ook een botsing met een asteroïde is niet uitgesloten. Holmes was op dat moment op weg naar de buitenste delen van het zonnestelsel en bevond zich tussen de banen van Mars en Jupiter. De 'staart' van de komeet was voor waarnemers op aarde nauwelijks zichtbaar omdat deze zich precies achter de komeet bevond. De Plejaden op 8 januari 2005: in de staart van komeet Machholz C2004 Q2. In maart 2013 kregen we al een opwarmertje met de komeet Panstarrs. Vanaf ongeveer 10 maart was de heldere komeet C/2011 L4 (PANSTARRS) zichtbaar boven de noordwestelijke horizon. Op 12 maart stond de komeet vlakbij de dunne maansikkel en naarmate de maand vorderde, kwam ze steeds hoger te staan en bleef met een verrekijker zichtbaar. Begin april was er nog een 'ontmoeting' met het Andromedastelsel. Voor het echte komeetvuurwerk dit jaar ligt onze hoop bij komeet ISON

6 komeet ISON: tijd voor de komeet van de eeuw!? Veel sterrenkundigen kijken met hoge verwachtingen uit naar het najaar van 2013, wanneer de komeet C/2012 ISON voor een erg indrukwekkende verschijning kan zorgen. Aanvankelijk beweerden sommige bronnen dat ISON helderder zou worden dan de volle maan, maar het ziet er naar uit dat de komeet heel wat minder spectaculair voor de dag zal komen. Nu de komeet terug zichtbaar geworden is aan de vroege ochtendhemel, zijn de voorspellingen minder gunstig, aangezien de komeet veel minder gas en stof produceert dan eerst gedacht. Maar de dichte passage rond de zon belooft toch nog veel goeds. De kans is groot dat we eind 2013 een mooie, met het blote oog zichtbare komeet zullen kunnen bewonderen. Op 24 september 2012 ontdekten Artyom Novichonok (Rus) en Vitali Nevski (Wit-Rus) met een 40 cm telescoop een uiterst zwak vlekje van magnitude +18,8. Al snel werd duidelijk dat dit een nieuwe komeet was. Het object kreeg de naam ISON (International Scientific Optical Network) en de officiële aanduiding C/2012 S1. Het is uitzonderlijk dat deze komeet al van op een miljard kilometer zichtbaar was. De eerste baanberekeningen wijzen erop dat ISON op 28 november 2013 zeer dicht bij de zon zal passeren, op een afstand van 1,2 miljoen kilometer. De Hubble-ruimtetelescoop maakte deze opname op 10 april 2013 Na de periheliumpassage zou de komeet op zo n 60 miljoen kilometer van de aarde voorbijrazen en mogelijk een opmerkelijke verschijning zijn tijdens de laatste weken van Schattingen van de helderheid van de komeet lopen sterk uiteen, van net zichtbaar met het blote oog tot magnitude 12! Dit laatste betekent dat de komeet dan zelfs overdag zichtbaar zou zijn, net naast de zon. Maar er kan nog veel gebeuren met ISON. Dicht bij de zon kan de komeet bijvoorbeeld in stukken breken en zo heel wat van zijn helderheid verliezen. De ontdekkers van komeet ISON, bij hun 400mm reflector in Rusland Positie van ISON 2 dagen voor de periheliumpassage. Positie van ISON aan de ochtendhemel op 20 november Wat er werkelijk te zien zal zijn, hoe helder en welke staart, blijft in spanning afwachten Kometen zijn immers onvoorspelbaar. Wie de hemel wenst af te speuren, kan de zoekkaartjes hiernaast al even bekijken. Voor de passage langs de zon is de komeet vanaf september te vinden met een degelijke telescoop op een donkere locatie. In oktober schuift ISON doorheen het sterrenbeeld Leo, met passages langs Regulus en de planeet Mars. Deze objecten kunnen dan helpen om de komeet voor het eerst met een verrekijker te vinden. In november zet ISON snel koers naar de zon, met passages langs Spica en Saturnus. Op 28 november passeert de komeet 4 ten noorden van de zon. Als hij die broeierig hete tocht overleeft, zal de staartster schitteren boven de zon en misschien overdag zichtbaar zijn. December wordt wellicht de beste maand om ISON waar te nemen aan zowel de ochtend- als avondhemel (zie zoekkaartje uiterst rechts). Op 26 december volgt de dichtste passage langs de aarde. Tegen Nieuwjaar is de komeet het best te zien vanaf het noordelijk halfrond en op 8 januari staat hij vlak bij de Poolster. De helderheid zal dan waarschijnlijk al sterk afgenomen zijn. Positie van komeet ISON tussen de sterren van oktober 2013 tot januari Zoekkaartje voor de maand december, s morgens 30 minuten voor zonsopkomst. De eerst ontdekte komeet van het jaar, C/2013 A1, was meteen een geval apart. Berekeningen lieten uitschijnen dat de ijsklomp op ramkoers lag met de planeet Mars en mogelijk zou inslaan op 19 oktober 2014 met een kans van 1 op De laatste berekeningen laten de komeet het dichtst naderen tot een afstand van km boven het Marsoppervlak. De ruimtesondes op en rond Mars hoeven dus voorlopig niet te vrezen en zullen getuige zijn van een prachtig schouwspel.