De aarde heeft een nieuwe metgezel. Planetoïde 2020 XL5 zal in ieder geval de komende vierduizend jaar samen met onze planeet rondjes om de zon draaien.
De planetoïde is een zogeheten trojaan: een ruimterots die als een betrouwbare sidekick meevliegt met een planeet terwijl die om de zon heen cirkelt. Trojanen bevinden zich op enige afstand van een planeet, in een punt waar het zwaartekrachtspel van de zon en de planeet een stabiele positie oplevert. Op zo’n plek, een zogeheten lagrangepunt, kan een object tijdenlang ‘meeliften’ (zie kader onderaan).
Baanzekerheid
De nieuwe trojaan is, zoals zijn naam 2020 XL5 doet vermoeden, al in 2020 ontdekt. Dat gebeurde met behulp van de Hawaiiaanse Pan-STARRS-telescopen. Het was echter lange tijd niet duidelijk of het écht om een trojaan ging. Omdat er maar weinig telescoopwaarnemingen waren gemaakt van het object, konden astronomen zijn baan niet met zekerheid vastpinnen.
Thomas Hertog werkte samen met Stephen Hawking en onderzoekt de oerknal
Tijd en natuurwetten zijn voortgekomen uit de oerknal, in een chaotisch proces van toevalligheden, zegt theoretisch natuurkun ...
Planeetwetenschapper Toni Santana-Ros van Universiteit van Barcelona en zijn collega’s brachten daar verandering in. Zij kamden archiefbeelden uit en deden bovendien nieuwe waarnemingen om zo beter in kaart te brengen hoe 2020 XL5 beweegt. De onderzoekers maakten vervolgens een computermodel dat de beweging van het object in de toekomst voorspelt. Zo wisten ze te bevestigen dat 2020 XL5 zeker vierduizend jaar lang op zijn plek blijft. Dat bevestigt dat het inderdaad een trojaan van de aarde is.
De Spaanse wetenschappers publiceerden hun berekeningen in het wetenschappelijk blad Nature Communications. ‘De methode die de onderzoekers gebruikten, hebben we absoluut, honderd procent, onder de knie’, zegt planeetwetenschapper Carsten Dominik van de Universiteit van Amsterdam, die niet bij het onderzoek betrokken is. Er is dus geen twijfel meer mogelijk, stelt hij: de aarde is een metgezel rijker.
Gelukstreffer
Een vraag waar de astronomen zich nog over buigen, is waar 2020 XL5 vandaan komt. Waarschijnlijk zat hij oorspronkelijk in de planetoïdengordel: een regio verderop in het zonnestelsel, tussen Mars en Jupiter, waar zich legio ruimterotsen bevinden. Mogelijk is 2020 XL5 uit zijn baan gegooid toen Jupiter in de buurt kwam, en werd hij door ons lagrangepunt met open armen ontvangen.
‘Daar moet je wel vrij veel geluk voor hebben’, zegt Dominik. ‘Een object moet precies terechtkomen in de baan van de aarde, met bovendien precies de juiste snelheid. Als zo’n rots iets te traag beweegt of iets te snel, dan vliegt hij de baan weer uit. Of hij botst op de aarde. Ik gok dat 2020 XL5 voorbij de aarde is gevlogen en daardoor werd beïnvloed, zodat hij dezelfde omloopsnelheid om de zon kreeg. Hij bewoog nog een stukje naar voren in de baan, zodat hij voor de planeet uit reist, en daar bleef hij hangen in trojanenpositie.’
Ooit zullen we weer afscheid moeten nemen van 2020 XL5. Omdat de aarde een lichte planeet is, zijn onze lagrangepunten een tikje instabiel. ‘Het object zal er dus weer een keer uit kunnen glippen, bijvoorbeeld als een planeet in de buurt komt en licht aan hem trekt. We kunnen niet voorspellen wanneer dat gebeurt. Maar voor de komende vierduizend jaar weten we dus zeker dat hij nergens heen gaat’, zegt Dominik.
Niet uniek
2020 XL5 is niet de eerste trojaan van de aarde. Astronomen waren al bekend met planetoïde 2010 TK7, die ook met de aarde meedraait. Deze ruimterots van 300 meter groot is in 2010 ontdekt. De nieuweling is met een diameter van 1,2 kilometer een stukje groter dan zijn oudere broer.
Ook andere planeten hebben trojanen. Jupiter heeft er met zijn grote gewicht en superstabiele lagrangepunten zelfs duizenden. Dominik verwacht dat ook de aarde nog wel enkele metgezellen heeft die we nog gaan ontdekken. Zeker niet zoveel als gigant Jupiter, zegt hij, maar wel ‘enkele’.
‘Ze zijn alleen moeilijk te vinden. Ze staan dicht bij de zon, wat het lastig maakt ze waar te nemen. Zeker kleine trojanen zijn moeilijk te zien.’ Bij Jupiter hebben we dat probleem niet. Als je een telescoop op Jupiter richt, kijk je van binnen in het zonnestelsel naar buiten. Daardoor lichten de trojanen van deze planeet juist helder op in het zonlicht.
Toplocatie
Het mooie aan trojanen is dat deze ruimterotsen lange tijd op dezelfde plek gevangen blijven. Zo kan een hele oude rots, uit de jonge jaren van ons zonnestelsel, compleet ongeschonden blijven. Dat maakt trojanen interessante onderzoeksobjecten. ‘Ze kunnen iets zeggen over de geschiedenis van het zonnestelsel’, zegt Dominik. ‘Als je er een vindt die al heel lang in dat punt zit, kan het zelfs het soort spul zijn waar de aarde uit is ontstaan.’
De Spaanse onderzoekers stellen dat 2020 XL5 dankzij zijn grote formaat een interessante kandidaat is voor een bezoek van een ruimtesonde. Dominik wijst er bovendien op dat het vrij gemakkelijk is om 2020 XL5 te bezoeken. ‘Als je met een raket van hier naar Mars reist, dan moet je die versnellen tot precies de juiste snelheid om door Mars te worden ingevangen. Bij object dat al met dezelfde snelheid met ons meebeweegt, is dat niet zo lastig. Daarvoor hoef je een raket maar een klein duwtje te geven om die kant op bewegen, en hoef je hem vervolgens nauwelijks af te remmen.’ Concrete plannen voor een bezoek aan 2020 XL5 zijn er echter nog niet.
Stabiele locaties
De aarde heeft in totaal vijf lagrangepunten. Als je in gedachten een lijn trekt waar de zon en de aarde op liggen, bevinden drie lagrangepunten zich op die lijn: een achter de zon, een tussen de zon en de aarde in, en een achter de aarde. De andere twee punten liggen op de baan van de aarde om de zon, een paar miljoen kilometer verderop. De nieuw ontdekte trojaan 2020 XL5 zit net als 2010 TK7 in lagrangepunt L4. Beide trojanen lopen een paar miljoen kilometer voor op de aarde.
Van de vijf lagrangepunten zijn alleen L4 en L5 stabiel. Toch kun je ook in de andere lagrangepunten een object parkeren dat een tijdlang ‘gratis’ meedraait met de aarde – als je maar af en toe een tikje bijstuurt. Zo staat de recent gelanceerde James Webb-ruimtetelescoop in L2 geparkeerd.
