Puinwolk van twee botsende ijsplaneten dimt licht moederster
Voor het eerst heeft een internationale groep astronomen de hittegloed van een botsing van twee ijzige reuzenplaneten kunnen waarnemen. Ook zagen ze hoe de door de botsing ontstane stofwolk enkele jaren later voor de moederster langs trok. Onder leiding van de Leidse astronoom Matthew Kenworthy hielden ze de helderheidsvariaties van de ster twee jaar lang in de gaten nadat die in zichtbaar licht begon te dimmen. Bij toeval ontdekten de onderzoekers dat de ster drie jaar daarvoor op infraroodgolflengten was verdubbeld in helderheid. Hun onderzoek wordt gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature.
De zonachtige ster heet ASASSN-21qj. Hij is genoemd naar het netwerk van telescopen dat als eerste ontdekte dat de ster op zichtbare golflengten vervaagden. De ster werd intensief bestudeerd door een netwerk van amateur- en professionele astronomen, die de veranderingen in helderheid in de gaten hielden. Een toevallige post van een onderzoeker op sociale media leidde tot de ontdekking dat het stelsel zo’n drie jaar voordat de ster begon te dimmen in zichtbaar licht, in helderheid verdubbeld was in het infrarood. Dat had de Amerikaanse NEOWISE-missie waargenomen.
Een botsing van twee planeten
‘Dit was eerlijkgezegd een complete verrassing voor mij,’ zegt Kenworthy. ‘Nadat we binnen het ASASSN-onderzoek de lichtcurve van deze ster hadden gedeeld met andere astronomen, begon ik hem te volgen met een netwerk van telescopen en waarnemers. Uit het niets wees een astronoom me er op sociale media op dat de ster meer dan duizend dagen voordat hij in het optisch vervaagde, helderder was geworden in het infrarood.
Leidse promovenda Richelle van Capelleveen werkte als masterstudent mee aan het onderzoek. ‘Ik heb samen met Matthew aan de lichtcurve gewerkt. Tijdens ons onderzoek realiseerden we ons dat dit een botsing van twee planeten was.’
De meest waarschijnlijke verklaring is dat twee reusachtige ijsplaneten op elkaar zijn gebotst. Dat produceerde de infrarode gloed die vervolgens door de NEOWISE-missie werd opgepikt. De resulterende uitdijende puinwolk bewoog zich zo’n drie jaar later voor de ster langs. Daardoor werd de ster minder helder op zichtbare golflengten.
Planetaire botsing
‘De temperatuur en grootte van het gloeiende materiaal alsook de tijd dat de gloed er was, komen overeen met de botsing van twee ijsreuzen,’ aldus coauteut We leiden dat af uit onze berekeningen en computermodellen,' zegt coauteur Simon Lock (University of Bristol, Verenigd Koninkrijk).
‘Wat nieuw is, is dat we denken dat dit de eerste keer is dat we de gloed van het hemellichaam zien dat door de planetaire botsing is ontstaan,’ vervolgt coauteur Grant Kennedy (University of Warwick, Verenigd Koninkrijk).
‘Dit is echt een fantastische kans om meer te weten te komen over het inwendige van reuzenplaneten,’ zegt Ludmila Carone van het Institut für Weltraumforschung van de Oostenrijkse academie van wetenschappen in Graz. Normaal gesproken verbergen reuzenplaneten hun zware elementen onder dikke lagen waterstof en helium. Bij deze botsing werd echter materiaal uit het inwendige uitgestoten of opgebaggerd naar de buitenste regionen van het object dat ontstond door de samensmelting van de twee planeten. Carone voegt toe: ‘We kunnen nu al concluderen dat er veel waterdamp vrijkwam die hielp om het lichaam na de botsing af te koelen tot 1000 K.’
Uitgesmeerd
In de komende jaren zal de stofwolk uitgesmeerd raken langs de baan van het restant van de botsing. Het strooilicht van deze wolk kan worden gedetecteerd met telescopen op de grond en met de James Webb Space Telescope. De wolk van materiaal rond het overblijfsel zou zich kunnen condenseren tot een serie manen rond de nieuwe planeet. ‘We zullen dit systeem nauwlettend in de gaten houden om te kijken wat er verder gebeurt,’ aldus Kenworthy.
Animatie van een planeetbotsing bij ASASSN-21qj
Vanwege de gekozen cookie-instellingen kunnen we deze video hier niet tonen.
Bekijk de video op de oorspronkelijke website ofWetenschappelijke publicatie
Kenworthy, M. et al. (2023). Planetary Collision Afterglow and Debris Cloud Transit. Nature, October 12, 2023. [origineel | preprint (pdf)]
Dit artikel verscheen als persbericht op de website van de Nederlandse Onderzoekschool voor Astronomie (NOVA).
Afbeelding: Mark Garlick