De scheervlucht van ruimtevaartuig New Horizons langs het object biedt ons een jaar later nog steeds nieuwe inzichten.
Op 1 januari 2019 scheerde ruimtevaartuig New Horizons langs het kuipergordelobject Arrokoth. Een bijzondere dag, want de ruimtesteen – die destijds nog werd aangeduid als Ultima Thule – is het verste hemellichaam dat we ooit met een bezoekje hebben vereerd. De scheervlucht bood de mensheid een close-up van een ijzig overblijfsel uit de tijd dat het zonnestelsel zich nog aan het vormen was en gaf ons daarnaast een idee van de uitgestrektheid van het gebied voorbij de baan van Neptunus. Maar er is meer. Want gegevens van de missie bieden ook nieuwe inzichten in hoe planeten en planetesimalen – bouwblokken van planeten – werden gevormd.
Arrokoth is een van de duizenden bekende kleine ijzige werelden in de Kuipergordel; een donut-vormige regio die zich voorbij de baan van Neptunus bevindt. De Kuipergordel is behoorlijk omvangrijk: naar schatting herbergt deze honderdduizenden ijzige hemellichamen groter dan 100 kilometer. Daarnaast zijn er een slordige miljard kometen te vinden. De Kuipergordel begint op zo’n 30 AU afstand van de zon en is zo’n 20 AU breed. Arrokoth is dus één van de vele ijzige objecten in een enorm uitgestrekt gebied. Het object bevindt zich op ongeveer 6,5 miljard kilometer afstand van de aarde en ligt ongeveer 1 miljard kilometer verder weg dan Pluto: de dwergplaneet waar New Horizons in 2015 langs scheerde. Nog niet eerder zijn wetenschappers in de gelegenheid geweest om een object op zo’n grote afstand van de aarde van dichtbij te bekijken.
Arrokoth
Tijdens de scheervlucht langs Arrokoth hebben onderzoekers een beter idee gekregen van zijn vorm, geologie, kleur en compositie. En daar borduurt een nieuw onderzoeksteam nu op voort. “Arrokoth is het verste, meest primitieve en ongerepte object dat ooit door ruimtevaartuigen is onderzocht,” stelt hoofdonderzoeker van het New Horizons-project Alan Stern. “We wisten dat het een uniek verhaal te vertellen zou hebben. En nu leert het ons hoe planetesimalen werden gevormd. We geloven dat dit resultaat een belangrijke vooruitgang betekent in ons begrip van hoe planeten zelf gevormd zijn.”
Vorming planeten
Er bestaan twee heersende theorieën over de manier waarop de eerste planeten zich begonnen te vormen. De eerste theorie gaat in op hoe kleine korreltjes bruut tegen elkaar aan botsten en vervolgens aan elkaar bleven plakken. Gedurende miljoenen jaren stapelde materie zich door dit soort gewelddadige botsingen op, waar uiteindelijk planeten uit voortkwamen. De tweede theorie vertelt hoe bepaalde gebieden een hogere dichtheid van deeltjes hadden die naar elkaar toe werden getrokken. Hierdoor botsten materie-deeltjes zachtjes tegen elkaar aan.
Vorming van Arrokoth
Gegevens verzameld over Arrokoth geven nu meer inzicht in welke theorie het mogelijk bij het juist eind heeft. De eerste beelden van Arrokoth toonden aan dat het object namelijk uit twee verbonden ‘lobben’ bestaat. Bovendien kwamen onderzoekers erachter dat Arrokoth een glad oppervlak en een uniforme samenstelling heeft. In de daaropvolgende maanden verzamelde het team meer gegevens. En dankzij geavanceerde computersimulaties kregen onderzoekers een steeds beter beeld van hoe Arrokoth zich moet hebben gevormd. Uit hun analyse blijkt dat de lobben ooit twee afzonderlijke, kleine objecten waren. Deze bevonden zich heel dicht bij elkaar en draaiden om elkaar heen, en vloeiden vervolgens door een zachte botsing samen tot één groot object.
Zachtaardig
Deze bevindingen zijn interessant. Het geeft namelijk aan dat Arrokoth op een redelijk zachtaardige manier ontstond. “Arrokoth ziet er niet uit alsof het is ontstaan door gewelddadige botsingen maar juist door een ingewikkelde dans, waarin twee objecten om elkaar cirkelden alvorens ze samenvloeiden,” zegt onderzoeker William McKinnon. En dat is best een opwindende vondst. “Het hervormt onze kennis en begrip over hoe planetaire lichamen zich vormen,” concludeert onderzoeker Lori Glaze. Twee andere belangrijke eigenschappen ondersteunen de conclusie. De uniforme kleur en samenstelling van Arrokoth geven namelijk aan dat het object gevormd is uit een kleine, uniforme, wolk van materiaal in de zonnenevel, zoals in de tweede theorie voorspeld wordt. “Arrokoth heeft fysieke kenmerken van een hemellichaam dat langzaam samenkwam, bestaande uit ‘lokale’ materie uit de zonnenevel,” zegt onderzoeker Will Grundy. “Een object als Arrokoth zou niet zijn gevormd of er zo uitzien in een chaotische omgeving.”
Op dit moment bevindt New Horizons zich op een afstand van zo’n 7,1 miljard kilometer van de aarde en zoeft met een ongekende 50.400 kilometer per uur door de Kuipergordel. Hier brengt het ruimtevaartuig de omgeving van geladen deeltjes en stof in kaart. Ook houdt het zijn ogen gericht op andere kuipergordelobjecten die hij passeert. Deze bevinden zich echter te ver weg om goed te kunnen bestuderen, maar het team kan wel aspecten meten zoals bepaalde oppervlakte-eigenschappen en de vorm. Komende zomer zal het team met telescopen op zoek gaan naar nieuwe interessante Kuipergordelobjecten. En, als de hoeveelheid brandstof het toelaat, zal er mogelijk wederom een prachtige scheervlucht langs één van deze objecten ondernomen worden.
