Röntgenstralen en de oorsprong van interstellaire ruimterotsen
Een nieuwe studie suggereert dat röntgenstralen de sleutel kunnen zijn tot het begrijpen van interstellaire objecten die ons zonnestelsel bezoeken.
Een onderzoeksteam onder leiding van een Yale-astronoom heeft advies voor onze volgende nauwe ontmoeting met een zwervend interstellair object. Controleer de röntgenstraling op weg naar buiten.
Sinds 2017, toen een mysterieuze ruimterots bekend als 'Oumuamua door ons zonnestelsel trok, zijn onderzoekers zich steeds meer bewust geworden van de waarschijnlijkheid dat interstellaire objecten met enige regelmaat door het zonnestelsel passeren.
Maar er is geen consensus over de samenstelling en oorsprong van deze objecten.
Astronomen zijn vooral geïnteresseerd in de vraag of de volgende interstellaire objecten gaan versnellen als ze het zonnestelsel verlaten – net zoals 'Oumuamua deed.
De reden is dat diezelfde "abnormale versnelling" ook optreedt wanneer een ijzige komeet wordt verwarmd door de zon. Dit heeft ertoe geleid dat sommige astronomen suggereren dat 'Oumuamua en andere bezoekende ruimterotsen zijn samengesteld uit een exotisch ijs.
Maar er is een probleem met dat idee. Als interstellaire objecten versnellen omdat ze van ijs zijn gemaakt en vervolgens beginnen te smelten wanneer ze in de buurt van de zon zijn, zou er een spoor van gas (zoals waterdamp of koolstofdioxide) achter het object gevonden moeten zijn. Toch zagen state-of-the-art telescopen zoals de Hubble Space Telescope en de Spitzer Space Telescope geen gas rond 'Oumuamua.
Het is een puzzel die de wetenschappelijke gemeenschap in twee algemene kampen heeft verdeeld. Sommigen zeggen dat 'Oumuamua is gemaakt van een exotisch ijs dat onzichtbaar is in zijn gasvormige vorm voor de meeste telescopen, terwijl anderen suggereren dat 'Oumuamua ongewoon licht van gewicht was, waardoor het een heel klein beetje kon worden "geduwd" door de minuscule druk van zonlicht.
Hoe dan ook, er is nog nooit een bewezen voorbeeld van een dergelijk object in ons zonnestelsel geweest.
Maar een nieuwe studie onder leiding van Samuel Cabot, die eerder dit jaar zijn Ph.D. in astronomie aan Yale ontving, biedt een mogelijke manier om enkele antwoorden te krijgen. Cabot en zijn medewerkers zeggen dat röntgenstraling de sleutel kan zijn tot het begrijpen van interstellaire objecten.
De studie is geaccepteerd door het Astrophysical Journal.
"Röntgentelescopen zullen van het grootste belang zijn wanneer een object als 'Oumuamua weer onze kant op komt," zei Cabot, die in oktober een postdoctorale positie aan de Universiteit van Cambridge zal beginnen.
"Als we röntgenstralen zien, omringt een gaswolk het object en sublimatie drijft waarschijnlijk de abnormale versnelling aan. Als we geen röntgenstraling zien, kan er andere fysica in het spel zijn."
De theorie is gebaseerd op de zonnewind, die verantwoordelijk is voor het poollicht op aarde. De "wind" is een snelle stroom van geïoniseerde deeltjes. Wanneer deze ionen een koel gas bereiken, stelen ze elektronen en zenden ze röntgenstralen en UV-fotonen uit terwijl die elektronen in energie omlaag gaan.
Cruciaal is dat dit proces gebeurt met vele soorten gassen, zelfs degenen die onzichtbaar zijn in het optische of infrarood.
"Meestal bieden röntgenstralen diagnostiek van de meest extreme omgevingen, zoals heet gas rond zwarte gaten," zei Q. Daniel Wang, een röntgenastronoom en professor aan de Universiteit van Massachusetts, Amherst en co-auteur van de studie. "Maar ze kunnen ook worden gebruikt om planeten en mogelijk interstellaire objecten te onderzoeken."
Inderdaad, kometen en planeten zoals Venus, Mars en Jupiter zenden röntgenstralen uit - niet direct, maar eerder vanwege de zonnewind die botst met hun atmosferen.
Cabot en zijn co-auteurs willen hun theorie testen door nieuwe interstellaire objecten te observeren met behulp van nieuwe instrumenten die momenteel in aanbouw zijn.
"De komende Rubin Observatory Legacy Survey of Space and Time (LSST) zal ons een ongekende toename van de gevoeligheid geven voor het detecteren van deze voorbijgaande objecten, waardoor we ordes van grootte toename in gevoeligheid en bijna nachtelijke dekking van het hele zuidelijk halfrond krijgen," zei studie co-auteur Darryl Seligman, een voormalige Yale Ph.D. student die een onderzoeksmedewerker is aan de Cornell University.
"We hebben geschat dat de LSST elk jaar een handvol interstellaire indringers zal identificeren."
Yale-onderzoek is cruciaal geweest voor het begrijpen van interstellaire objecten, waaronder het ontkrachten van theorieën over kunstmatige oorsprong waaruit blijkt dat Oumuamua mogelijk een waterstofijsberg was, het fotograferen van een interstellaire komeet en het schatten van het totale aantal interstellaire objecten in het sterrenstelsel.
"Met röntgenwaarnemingen kunnen we het mysterie van 'Oumuamua-achtige interstellaire objecten oplossen en op hun beurt enkele nieuwe inzichten onthullen in hoe planeten zich vormen," zei Cabot.
