Een nabijgelegen ster die zo’n 3 miljoen jaar geleden explodeerde, heeft mogelijk al het stof kleiner dan een millimeter uit de buitenste regio van het zonnestelsel geblazen. Misschien is het zonnestelsel daar nog steeds niet van bekomen.
Zware sterren exploderen aan het einde van hun leven in een zogeheten supernova. Zo’n knal is in staat om bijna al het stof uit het zonnestelsel te vegen, blijkt uit nieuw onderzoek. Mogelijk heeft zo’n veegbeurt 3 miljoen jaar geleden voor het laatst plaatsgevonden. Maar net als het stof op je meubels, nemen nieuwe fijne deeltjes geleidelijk weer de plaats van de oude in.
Stoffige boel
Het stof in de ruimte bestaat uit kleine korrels die vrijkomen bij bijvoorbeeld botsingen van ruimterotsen zoals planetoïden. De meeste stofkorrels zijn minder dan een millimeter groot. De kleinste zijn zelfs slechts nanometers (miljoensten van een millimeter) in doorsnee.
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 ...
Ongeveer 70 procent van het stof in het zonnestelsel zit in de Kuipergordel: een gebied voorbij Neptunus met ijzige planetoïden en kometen. Hier bevindt zich naar schatting 3,5 miljoen gigaton aan kleine stofkorrels.
Explosie of wolk
Astronoom Jesse Miller van de Universiteit van Boston en zijn collega’s hebben met een computermodel onderzocht wat er met het stof in de Kuipergordel gebeurt als er binnen 160 lichtjaar van de aarde een ster explodeert. Ook keken ze wat er gebeurt als ons zonnestelsel door een dichte stervormende wolk van materiaal vliegt.
Onderzoekers vermoeden dat een van deze scenario’s 3 miljoen jaar geleden plaatsvond. Ze baseren dat vermoeden op een opvallende toename van een radioactieve isotoop van ijzer (ijzer-60) in ijs op aarde dat uit die periode stamt. De isotopen zouden op aarde zijn afgezet toen de explosie de heliosfeer van de zon tenietdeed. Gewoonlijk beschermt dit gebied rond de zon de planeten tegen straling uit de Melkweg.
Miller en zijn collega’s ontdekten dat beide gebeurtenissen al het stof kleiner dan een millimeter uit de Kuipergordel zouden blazen. ‘Het is alsof je een gigantische ventilator aanzet’, zegt Miller. ‘Er komen een heleboel waterstofatomen [uit de ruimte] die de stofkorrels raken en hun banen veranderen.’ Dat leidt ertoe dat het ofwel richting de zon glijdt, of helemaal uit het zonnestelsel verdwijnt.
Astronoom Mikako Matsuura van de Universiteit van Cardiff in het Verenigd Koninkrijk zegt dat de wind van een supernova-explosie een snelheid kan hebben van ‘enkele duizenden tot tienduizend kilometer per seconde.’ Dat is genoeg om ‘materiaal uit het zonnestelsel weg te blazen.’
Dicht bij huis
De twee scenario’s hebben verschillende tijdspannen. De drukgolf van een supernova zou tienduizenden jaren lang aanhouden. Het zonnestelsel zou er nog veel langer over doen om een interstellaire wolk te doorkruisen: dat kan wel een miljoen jaar duren.
Een supernova-explosie heeft daarnaast een lage dichtheid van ‘zo’n 0,01 atoom per kubieke centimeter’, aldus Miller. Daardoor zou de drukgolf rond de baan van Saturnus tot stilstand zijn gekomen door de wind van geladen deeltjes die van de zon naar buiten vliegen.
Een interstellaire wolk is veel dichter, met wel duizend atomen per kubieke centimeter, maar beweegt veel langzamer, ongeveer 20 kilometer per seconde. Zo’n wolk zou daardoor de baan van Mercurius kunnen bereiken. In dat geval zou dus ook de hoeveelheid stof in de buurt van de aarde zijn afgenomen, hoewel we hier zeker niet zoveel stof hebben als in de Kuipergordel, zegt Miller.
Buiten het vlak
Het stof uit de Kuipergordel kan ook zijn beland in een baan buiten het platte vlak waarin de planeten draaien. ‘Dat zou betekenen dat het minder interacties aangaat met de planeten’, zegt Miller.
Dit kan verklaren waarom de NASA-sonde New Horizons, die momenteel voorbij de Kuipergordel reist, onlangs een opvallende toename van stof detecteerde. Mogelijk heeft New Horizons zo’n opslagplek voor het stof aangetroffen.
De onderzoekers berekenden dat het ongeveer 11 miljoen jaar duurt voordat het stof weer is neergedaald in ons zonnestelsel. Het bereikt dan een evenwichtstoestand, waarin nieuw stof ontstaat in hetzelfde tempo als waarmee het in de zon valt of door gebruikelijke processen uit het zonnestelsel glipt. Als er 3 miljoen jaar geleden een grote veegbeurt heeft plaatsgevonden, ‘zitten we nog steeds in de opbouwfase’, aldus Miller.
