Het buitenste zonnestelsel herbergt een bijzondere populatie objecten: overblijfselen op kilometerschaal uit de vroege geschiedenis die lijken op pinda’s of losjes op elkaar gemonteerde sneeuwmannen. Deze vreemd gevormde ‘planetesimalen’, die overvloedig voorkomen in de Kuipergordel voorbij Neptunus, hebben astronomen lange tijd voor een raadsel gesteld. Nieuw onderzoek suggereert dat ze niet zijn ontstaan uit botsende bollen, maar eerder rechtstreeks zijn samengesmolten uit instortende wolken van stof en ijs. Deze ontdekking biedt een dieper inzicht in hoe planeten – inclusief de aarde – voor het eerst ontstonden.
Het mysterie van de pindavormige voorwerpen
Jarenlang suggereerde de heersende theorie dat deze ‘contactdubbelsterren’ ontstonden toen twee afzonderlijke ijzige lichamen in elkaar spiraalvormig vormden en uiteindelijk samensmolten na een vluchtige inslag. Simulaties toonden echter aan dat dit proces te traag zou zijn geweest om rekening te houden met het enorme aantal waargenomen objecten. De laatste studie, gepubliceerd in de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, biedt een nieuwe verklaring: deze objecten zijn in harmonie gevormd, rechtstreeks door de zwaartekrachtinstorting van dichte stofwolken in het vroege zonnestelsel.
Hoe de simulaties werken
Onderzoekers van de Michigan State University gebruikten krachtige computers om de ineenstorting van virtuele stofwolken te simuleren, ze in kleine stukjes te breken en hun interacties te modelleren. Ongeveer 4% van deze simulaties resulteerde in de vorming van contactdubbelsterren – een lager percentage dan waargenomen in de Kuipergordel, maar nog steeds de eerste keer dat dergelijke objecten rechtstreeks zijn voortgebracht uit de ineenstorting van een enkele wolk.
Het belangrijkste inzicht is dat het vroege zonnestelsel niet zomaar een platte schijf was. Dichtere zwermen kiezelstenen binnen die schijf stortten ook in onder invloed van de zwaartekracht en vormden deze planetesimalen. De Kuipergordel, in wezen een bevroren momentopname van die vroege vormingsperiode, bewaart deze objecten in een staat waarin ze zelden botsen en samensmelten tot grotere lichamen.
Waarom dit belangrijk is
Als we begrijpen hoe deze pindavormige objecten zijn gevormd, werpt dit licht op de fundamentele processen van planeetvorming. Het vroege zonnestelsel was chaotisch, met talloze zwermen stof en ijs die onder hun eigen zwaartekracht instortten. De Kuipergordel, een relatief ongestoord gebied, bewaart deze vroege bouwstenen. Door ze te bestuderen krijgen astronomen inzicht in hoe de aarde en andere planeten miljarden jaren geleden uit dezelfde grondstoffen zijn samengesteld.
Resterende vragen
Hoewel de nieuwe simulaties veelbelovend zijn, zijn ze niet perfect. Sommige modellen hebben moeite met het reproduceren van de smalle ‘nek’ die te zien is in Arrokoth, het best bestudeerde voorbeeld van deze objecten. De simulaties hebben ook de neiging om sneller draaiende binaire bestanden te produceren dan waargenomen. Bovendien erkennen wetenschappers dat de waargenomen prevalentie van deze vormen in de Kuipergordel hoger is dan de huidige simulaties suggereren, wat impliceert dat verdere verfijning nodig is.
Uiteindelijk vertegenwoordigen deze bevindingen een belangrijke stap voorwaarts in het ontrafelen van de mysteries van de oorsprong van ons zonnestelsel. Door theoretische modellen te combineren met observatiegegevens, zijn astronomen langzaamaan het verhaal aan het samenstellen van hoe planeten – en hun bijzondere bouwstenen – zijn ontstaan.
