Decennia aan metingen wijzen uit dat de omwentelingstijd van de flinke ruimtesteen aan verandering onderhevig is.

En dat is best bijzonder. Want tot voor kort hadden onderzoekers bij slechts tien ruimtestenen een verandering in de rotatieperiode gemeten. Phaethon is de elfde en direct ook veruit de grootste ruimtesteen waarbij de omwentelingstijd blijkt te veranderen.

4 milliseconden
Heel concreet doet Phaethon er op dit moment zo’n 3,6 uur over om een rondje om de eigen as te draaien. Maar die rotatietijd neemt elk jaar met zo’n 4 milliseconden af. Een klein, maar dankzij decennia aan waarnemingen, toch meetbaar verschil.

Over Phaethon
Phaethon is in 1983 ontdekt. De ruimtesteen is verantwoordelijk voor de Geminiden; een meteorenzwerm die elk jaar in december acte de présence geeft. De zwerm ontstaat doordat de aarde door het puin – kleine steentjes en gruis – dat Phaethon in zijn baan heeft achtergelaten, heen beweegt. Daarbij komen die kleine stukjes puin met hoge snelheid onze atmosfeer binnen, waar ze verdampen. Dat is ook vanaf het aardoppervlak goed te zien; de meteorenzwerm veroorzaakt lichtflitsjes (ook wel vallende sterren genoemd) aan de hemel. Deze ontstaan doordat de lucht rond de piepkleine steentjes en gruis – die met zeer hoge snelheid door de atmosfeer bewegen – aan het gloeien wordt gebracht. Maar het is niet alleen deze meteorenzwerm die ervoor zorgt dat Phaethon zich in aardig wat aandacht mag verheugen. De planetoïde staat namelijk door zijn grote omvang (Phaethon heeft een diameter van 5,4 kilometer) en het feit dat deze zich relatief dicht bij de aarde waagt, ook te boek als ‘potentieel gevaarlijke ruimtesteen’. Maar: geen reden voor paniek! De baan van de ruimtesteen is inmiddels tot in detail in kaart gebracht en er is geen enkele aanwijzing dat de steen in de voorziene toekomst een gevaar voor de toekomst gaat vormen.

Waarnemingen
De afgelopen decennia is er al behoorlijk wat informatie over Phaethon verzameld. Bijvoorbeeld met het grote radarsysteem Goldstone Solar System Radar. Maar ook tijdens zogenoemde sterbedekkingen, waarbij de ruimtesteen – vanaf de aarde gezien – voor een ster langs bewoog en de ster heel kort aan het zicht onttrok. Daarnaast werd de planetoïde ook in optisch licht bestudeerd, waarbij astronomen de helderheid van de ruimtesteen terwijl deze roteerde, zagen variëren. Door al die waarnemingen – gedaan over een periode van meer dan 30 jaar – te combineren, probeerden wetenschappers vervolgens een beter beeld te krijgen van de vorm, omvang en rotatiesnelheid van Phaethon.

Vorm
En met succes; zo wijzen modellen – gevoed door de eerder gedane waarnemingen – erop dat Phaethon qua vorm vergelijkbaar is met de recent door ruimtevaartuigen bezochte planetoïden Bennu (zie hieronder) en Ryugu. Net als die ruimtestenen zou Phaethon wel wat weghebben van een tol, waarbij het leeuwendeel van het materiaal zich rond de evenaar ophoopt. Want wanneer onderzoekers Phaethon in hun model die vorm aanmaten, kwam de gesimuleerde ruimtesteen aardig overeen met telescopen, radarsystemen en sterbedekkingen ons over Phaethon hadden onthuld. Tenminste: op één puntje na dan. Zo bleek de lichtcurve van de gesimuleerde Phaethon af te wijken van de lichtcurve die eind 2021 geobserveerd was. “De momenten waarop het model (de gesimuleerde Phaethon, red.) het helderste was, vielen duidelijk niet samen met de momenten waarop Phaethon daadwerkelijk het helderste was,” vertelt onderzoeker Sean Marshall. “En toen realiseerde ik me dat dat verklaard kon worden doordat Phaethons rotatieperiode voor de observaties van 2021 veranderd was.”

Ruimtesteen Bennu werd door ruimtesonde OSIRIS-REx bezocht én bemonsterd. Afbeelding: NASA / Goddard / University of Arizona.

Marshall besloot daarop nog eens kritisch naar de volledige dataset en het model te kijken. En toen viel het kwartje; wat nu als Phaethon steeds sneller gaat draaien? De onderzoekers simuleerden dat scenario en daarop bleek niet alleen de in 2021 verzamelde data keurig overeen te komen met wat het model liet zien; het model weerspiegelde nu ook de data uit eerdere jaren veel beter.

Kleine versnelling
Het gaat daarbij dus slechts om een kleine versnelling, van zo’n 4 milliseconden per jaar. Dat die versnelling onderzoekers überhaupt is opgevallen, is volgens Marshall te danken aan het feit dat de dataset zo’n 32 jaar besloeg en daarmee duizenden rotaties van Phaethon herbergde.

Overigens waren er eerder al wel aanwijzingen dat er iets geks aan de hand was met Phaethons rotatietijd. Zo kwam ook de lichtcurve die in 1989 van de ruimtesteen werd gemaakt niet overeen met modellen die in 2016 van de ruimtesteen werden gemaakt. Maar op dat moment waren er nog te weinig data om de discrepantie te kunnen verklaren, aldus Marshall. Van grote waarde zijn dan ook de gegevens die na 2016 over de planetoïde zijn verzameld, onder meer door de ter ziele gegane Arecibo-radiotelescoop. Deze werd ingezet om Phaethon in 2017 – toen deze op slechts 10 miljoen kilometer afstand (oftewel 27 keer de afstand tussen de aarde en de maan) langs de aarde scheerde – gedurende vijf nachten te bestuderen. Het leverde een ongekend gedetailleerde set radarbeelden op.

Over Phaethon is het laatste woord overigens zeker nog niet gezegd. Zo is de Japanse ruimtevaartorganisatie JAXA voornemens om er een ruimtesonde naartoe te sturen. Deze sonde – DESTINY+ genaamd – moet in 2024 gelanceerd worden en in 2028 langs Phaethon scheren. Dat de omwentelingstijd van Phaethon elk jaar een kleine en voorspelbare verandering ondergaat, is goed nieuws voor deze missie, zo stelt Marshall. “Aangezien een stabiele verandering betekent dat de oriëntatie van Phaethon op het moment van de scheervlucht heel accuraat voorspeld kan worden en dus bekend is welke gebieden door de zon verlicht zullen worden.”